RU2568822C1 - Device for determining pulse of electric igniter power - Google Patents

Abstract

FIELD: weapons and ammunition.

SUBSTANCE: device for determining pulse of electric igniter power comprises elements of fastening and suspension of electric igniter and a system of registration of motion parameters. The test electric igniter is fixed vertically with the output end downwards at the centre of the disc attached by the flexible suspension to the fixed base. On the periphery of the disc a thread is fixed which is passed through the tube with a calibrated orifice, mounted vertically under the plane of the disc with the electric igniter. And the tube is removed from the longitudinal axis of the electric igniter for a distance greater than three times the diameter of the electric igniter. On the horizontal surface of the disc a three-component sensor of acceleration is mounted.

EFFECT: reduction of errors in determining the pulse of electric igniter power.

1 dwg

Description

Изобретение относится к системам для испытания ракетного вооружения.The invention relates to systems for testing missile weapons.

В ракетных двигателях твердого топлива (РДТТ) широко используются электрозапалы - устройства для зажжения порохового заряда. Конструктивно электрозапал представляет собой микродвигатель твердого топлива (см. сборник «Итоги науки и техники», серия «Авиационные и ракетные двигатели», том 2, ВИНИТИ, 1977 г., стр. 10, 11). При срабатывании электрозапала возникают импульсные силы (время действия порядка 0,1 мс) значительной величины, которые могут выводить из строя бортовые элементы системы управления. Поэтому для выбора электрозапала на стадии проектирования и экспериментальной отработки РДТТ возникает необходимость определения импульса силы электрозапала. Следует отметить, что сложность решения такой задачи во многом обусловлена чрезвычайно малой величиной импульса. Так если импульс силы импульсного ракетного двигателя ПТУР составляет порядка 500…1500 н·с, то расчетный импульс силы электрозапала - порядка 0,1 н·с.In solid propellant rocket engines (solid propellant rocket engines), electric valves are widely used - devices for igniting a powder charge. Structurally, the electric valve is a micromotor of solid fuel (see the collection "Itogi Nauki i Tekhniki", a series of "Aircraft and Rocket Engines", Volume 2, VINITI, 1977, p. 10, 11). When the electric valve is triggered, pulsed forces arise (action time of the order of 0.1 ms) of a significant magnitude, which can disable the on-board elements of the control system. Therefore, to select an electric valve at the design stage and experimental development of solid propellant rocket motors, it becomes necessary to determine the impulse of the electric valve force. It should be noted that the complexity of solving such a problem is largely due to the extremely small momentum. So, if the impulse of the power of an ATGM pulsed rocket engine is about 500 ... 1,500 n · s, then the calculated impulse of the power of the electric fuse is about 0.1 n · s.

Известны способ и устройство определения «мгновенных» импульсов силы (импульса силы пули, снаряда, РДТТ и т.д.) с помощью маятника (Зельдович Я.Б. и др. «Импульс реактивной силы пороховых ракет». Оборонгиз, Москва, 1963 г., стр. 133…145). При этом способе испытываемый источник силы закрепляют на маятниковом подвесе, горизонтально ориентируя вектор силы. При действии силы измеряют линейное перемещение или угол поворота маятника, по которым и определяют импульс силы. Реализуется способ устройством баллистического маятника, представляющего собой груз (в приведенном источнике масса груза - 270 кг), подвешенный на четырех стальных тросах и свободно качающийся на неподвижной оси в шарикоподшипниках. Источник силы, испытываемый ракетный двигатель, горизонтально крепится на грузе и ориентируется строго перпендикулярно оси подвеса. Отклонение маятника регистрируется на бумажном носителе с помощью самописца.A known method and device for determining "instantaneous" impulses of force (impulse force of a bullet, projectile, solid propellant rocket engine, etc.) using a pendulum (Zeldovich Ya. B. et al. "Impulse of the reactive power of powder rockets. Oborongiz, Moscow, 1963 ., p. 133 ... 145). In this method, the test source of force is fixed on a pendulum suspension, horizontally orienting the force vector. Under the action of a force, the linear displacement or the angle of rotation of the pendulum is measured, by which the momentum of the force is determined. The method is implemented by the device of a ballistic pendulum, which is a load (in the given source, the mass of the load is 270 kg) suspended on four steel cables and freely swinging on a fixed axis in ball bearings. The power source tested by the rocket engine is horizontally mounted on the load and is oriented strictly perpendicular to the axis of the suspension. Deviation of the pendulum is recorded on paper using a recorder.

Принципиальный недостаток устройства обусловлен наличием шарнирно закрепленного подвеса, на перемещение которого расходуется часть измеряемого импульса силы. При этом, чем больше масса маятника, тем больше потери импульса на трение в шарнире. При измерении импульса силы ракетного двигателя потери импульса увеличиваются из-за наличия боковых составляющих тяги, которые увеличивают трение в шарнире. У электрозапала, не имеющего оформленного сопла, боковые составляющие тяги могут быть существенно больше, чем у ракетного двигателя, что дополнительно увеличивает погрешность определения импульса силы.The fundamental drawback of the device is due to the presence of a pivotally mounted suspension, the movement of which consumes a part of the measured force pulse. Moreover, the greater the mass of the pendulum, the greater the loss of momentum due to friction in the hinge. When measuring the momentum of a rocket engine, the momentum loss increases due to the presence of lateral components of the thrust, which increase the friction in the hinge. In an electric valve that does not have a designed nozzle, the lateral components of the thrust can be significantly larger than that of a rocket engine, which further increases the error in determining the impulse of force.

Задачей настоящего изобретения является снижение погрешности определения импульса силы электрозапала.The objective of the present invention is to reduce the error in determining the impulse of the force of the electric fan.

Указанная задача решается тем, что в известном устройстве, включающем элементы крепления и подвеса электрозапала и систему регистрации параметров перемещения, испытываемый электрозапал закреплен вертикально, выходным торцом вниз в центре диска, прикрепленного с помощью гибкого подвеса к неподвижному основанию, на периферии диска закреплена текстильная нить, которая пропущена через трубку с калиброванным отверстием, вертикально установленную под плоскостью диска с электрозапалом, причем трубка удалена от продольной оси электрозапала на расстояние, большее трех диаметров электрозапала, а на горизонтальной поверхности диска установлен трехкомпонентный датчик ускорений.This problem is solved by the fact that in the known device, including the fastening elements and the suspension of the electric valve and the registration system of the movement parameters, the tested electric valve is fixed vertically, with the output end down in the center of the disk attached with a flexible suspension to a fixed base, a textile thread is fixed on the periphery of the disk, which is passed through a tube with a calibrated hole, vertically mounted under the plane of the disk with an electric fuse, and the tube is removed from the longitudinal axis of the electric fuse and at a distance greater than three diameters of the electric fuse, and on the horizontal surface of the disk a three-component acceleration sensor is installed.

Электрозапал выстреливают вертикально вверх с регистрацией перемещения и ускорения. Перемещение определяют по длине нити, вытянутой из трубки. По перемещению определяют начальную скорость шайбы из формулы для движения тела, брошенного вверх,

,An electric ball is shot vertically upward with registration of movement and acceleration. The movement is determined by the length of the thread elongated from the tube. The displacement determines the initial speed of the washer from the formula for the motion of the body thrown up,

,

где g - ускорение свободного падения,where g is the acceleration of gravity,

h - линейное перемещение шайбы (высота подъема).h - linear movement of the washer (lifting height).

Для исключения разрушения трубки и обрыва нити от действия газового потока из электрозапала трубка смещена от оси газового потока. Экспериментально установлена приемлемая величина смещения - не менее трех диаметров электрозапала.To exclude the destruction of the tube and the breakage of the thread from the action of the gas stream from the electric valve, the tube is offset from the axis of the gas stream. An acceptable amount of displacement has been experimentally established - at least three diameters of an electric fuse.

Для контроля величины скорости, полученной по измеренному перемещению, скорость дополнительно определяют интегрированием кривой ускорения. По начальной скорости (u₀) и массе диска с электрозапалом (m) определяют импульс силы (I) из известной зависимости - I=mu₀ (импульс силы равен изменению количества движения).To control the magnitude of the velocity obtained from the measured displacement, the velocity is additionally determined by integrating the acceleration curve. By the initial speed (u ₀ ) and the mass of the disk with an electric valve (m), the force impulse (I) is determined from the known dependence - I = mu ₀ (the force impulse is equal to the change in the momentum).

Трехкомпонентный датчик регистрирует составляющие ускорения по трем осям. Для определения скорости используется результирующее значение ускорения, что исключает погрешность определения импульса силы в случае отклонения вектора силы от вертикали. Диск с исследуемым электрозапалом и датчиком ускорений с помощью гибкой нити подвешен к неподвижному основанию. Нить подвеса не ограничивает перемещение диска в заданном направлении и служит только для улавливания его после срабатывания электрозапала.A three-component sensor detects acceleration components along three axes. To determine the speed, the resulting acceleration value is used, which eliminates the error in determining the force impulse in case of a deviation of the force vector from the vertical. The disk with the investigated electric fuse and the acceleration sensor is suspended from a fixed base using a flexible thread. The suspension thread does not limit the movement of the disk in a given direction and serves only to catch it after the operation of the electric valve.

На чертеже показана конструкция предлагаемого устройства.The drawing shows the design of the proposed device.

Исследуемый электрозапал 1 с выходным торцем 2 ввернут в резьбовое отверстие в центре диска 3. Для уменьшения массы устройства диск 3 выполнен из капролона. Текстильная нить 4 для измерения перемещения закреплена на диске 3 и пропущена через трубку 5 с калиброванным отверстием 6. Диаметр отверстия выполняется примерно равным диаметру нити. В этом случае нить свободно протягивается вверх через отверстие, как через игольное ушко при снаряжении, но обратно через отверстие не упадет. На периферии диска 3 установлен малогабаритный трехкомпонентный датчик ускорений 7. Для исключения дисбаланса напротив датчика ускорений на поверхности диска под углом 120° установлены два габаритно-весовых имитатора датчика ускорений 8. Диск 3 с помощью текстильной нити 9 подвешен к неподвижному основанию 10. Длина нити 9 подбирается заведомо большей величины вертикального перемещения диска с электрозапалом.The studied electric valve 1 with the outlet end 2 is screwed into the threaded hole in the center of the disk 3. To reduce the mass of the device, the disk 3 is made of caprolon. The textile thread 4 for measuring movement is fixed on the disk 3 and passed through a tube 5 with a calibrated hole 6. The diameter of the hole is approximately equal to the diameter of the thread. In this case, the thread freely extends up through the hole, as through the eye of the needle when equipped, but will not fall back through the hole. On the periphery of the disk 3, a small three-component acceleration sensor 7 is installed. To eliminate imbalance opposite the acceleration sensor, two dimensional and weight simulators of the acceleration sensor are installed on the surface of the disk at an angle of 120 ° 8. Disk 3 is suspended from the fixed base 10 using a textile thread 9 to the length of thread 9 a deliberately larger value of the vertical displacement of the disk with the electric valve is selected.

Работает устройство следующим образом.The device operates as follows.

При срабатывании электрозапала 1 со стороны выходного торца 2 истекают продукты сгорания воспламенительной навески. При истечении продуктов сгорания из расходного отверстия электрозапала возникает реактивная сила, под действием которой диск 3 с электрозапалом 1 и датчиком 7 перемещается вверх, а затем опускается вниз в исходное положение. Перед срабатыванием электрозапала на нити 4 в месте выхода ее из трубки 5 делается метка. А после срабатываниия измеряется длина нити, вытянутая из трубки, которая и будет искомым перемещением диска. По величине перемещения определяется начальная скорость диска, а затем и импульс силы электрозапала. При перемещении диска датчик ускорений 7 регистрирует составляющие ускорения по трем взаимно перпендикулярным осям. По составляющим ускорения подсчитывается их геометрическая сумма. Интегрированием полного ускорения получают начальную скорость диска. По скорости и массе устройства подсчитывают импульс силы.When the electric valve 1 is triggered, the products of combustion of the igniter hinge flow out from the side of the outlet end 2. When the combustion products expire from the flow opening of the electric valve, a reactive force arises, under the action of which the disk 3 with the electric valve 1 and the sensor 7 moves up, and then falls down to its original position. Before the operation of the electric fuse on the thread 4 in the place of its exit from the tube 5, a mark is made. And after operation, the length of the thread is measured, elongated from the tube, which will be the desired movement of the disk. The magnitude of the movement determines the initial speed of the disk, and then the impulse of the power of the electric fan. When moving the disk, the acceleration sensor 7 registers acceleration components along three mutually perpendicular axes. According to the components of acceleration, their geometric sum is calculated. By integrating full acceleration, the initial disk speed is obtained. The speed and mass of the device calculate the impulse of force.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет экспериментально определять импульс силы электрозапала, характеризуемый малой величиной (порядка 0,1 Н·с), и при этом позволяет уменьшить погрешность определения за счет исключения связей, препятствующих перемещению источника силы.Thus, the proposed technical solution makes it possible to experimentally determine the impulse of the power of an electric valve, characterized by a small value (of the order of 0.1 N · s), and at the same time it allows to reduce the error of determination by eliminating the bonds that impede the movement of the source of force.

Claims (1)

Устройство для определения импульса силы электрозапала, включающее элементы крепления и подвеса электрозапала и систему регистрации параметров перемещения, отличающееся тем, что испытываемый электрозапал закреплен вертикально, выходным торцом вниз в центре диска, прикрепленного с помощью гибкого подвеса к неподвижному основанию, на периферии диска закреплена нить, которая пропущена через трубку с калиброванным отверстием, вертикально установленную под плоскостью диска с электрозапалом, причем трубка удалена от продольной оси электрозапала на расстояние, большее трех диаметров электрозапала, а на горизонтальной поверхности диска установлен трехкомпонентный датчик ускорений. A device for determining the impulse force impulse of an electric valve, including fastening elements and suspension of an electric valve and a system for recording movement parameters, characterized in that the tested electric valve is fixed vertically, with its output end down in the center of the disk attached with a flexible suspension to a fixed base, a thread is fixed on the periphery of the disk, which is passed through a tube with a calibrated hole, vertically mounted under the plane of the disk with an electric valve, and the tube is removed from the longitudinal axis of the electric it drove to a distance greater than three diameters of the electric fan, and on the horizontal surface of the disk a three-component acceleration sensor was installed.