ČESKÝ OBRANNÝ STANDARD ZKOUŠKY MĚŘENÍ RYCHLOSTI HOŘENÍ TUHÝCH RAKETOVÝCH POHONNÝCH HMOT VE ZMENŠENÝCH MOTORECH
(VOLNÁ STRANA) 2
ČESKÝ OBRANNÝ STANDARD ZKOUŠKY MĚŘENÍ RYCHLOSTI HOŘENÍ TUHÝCH RAKETOVÝCH POHONNÝCH HMOT VE ZMENŠENÝCH MOTORECH Základem pro tvorbu tohoto standardu byly originály následujících dokumentů: STANAG 4672, Ed. 1 TESTS FOR MEASURING THE BURNING RATE OF SOLID ROCKET PROPELLANTS WITH SUBSCALE MOTORS Zkoušky pro měření rychlosti hoření raketových tuhých pohonných hmot pomocí zmenšených motorů AOP-57, Ed. 1 TESTS FOR MEASURING THE BURNING RATE OF SOLID ROCKET PROPELLANTS WITH SUBSCALE MOTORS Zkoušky pro měření rychlosti hoření raketových tuhých pohonných hmot pomocí zmenšených motorů Úřad pro obrannou standardizaci, katalogizaci a státní ověřování jakosti Praha 2012 3
OBSAH Strana 1 Předmět standardu....... 5 2 Nahrazení standardů (norem)...... 5 3 Souvisící dokumenty.......... 5 4 Zpracovatel ČOS........ 5 5 Použité zkratky a definice......... 6 5.1 Zkratky..... 6 5.2 Definice... 6 5.3 Omezení 7 6 Všeobecná ustanovení..... 7 7 AOP-57....... 8 7.1 Úvod.......... 8 7.2 Porovnání zařízení na měření rychlosti hoření....... 8 7.3 Přehled používaných zmenšených motorů ve světě....... 8 7.4 Měřené zkušební parametry...... 13 7.5 Přístrojové vybavení. 13 7.6 Možné návrhy zmenšených raketových motorů používaných pro měření rychlosti hoření 13 7.7 Doporučené požadavky na zkušební zařízení 14 4
1 Předmět standardu ČOS 999932, zavádí STANAG 4672, Ed. 1 a AOP-57, Ed. 1 do prostředí ČR. Standard stanovuje jednotnou metodiku pro měření rychlosti hoření tuhých raketových pohonných hmot ve zmenšených motorech. Metodika měření rychlosti hoření je popsána v AOP-57 a je použitelná pro raketové tuhé pohonné hmoty zkoušené ve zmenšených motorech, ale nemůže být využita pro původní nezmenšené raketové motory. 2 Nahrazení standardů (norem) Tento standard nenahrazuje žádný předchozí standard nebo předpis ani žádnou normu. 3 Souvisící dokumenty RTO-TR-043 AOP-38 AOP-58 STANAG 4673 EVALUATION OF METHODS FOR SOLID PROPELLANT BURNING RATE MEASUREMENTS (WORK PERFORMED BY THE AC/323, RESEARCH AND TECHNOLOGY ORGANIZATION (RTO), APPLIED VEHICLE TECHNOLOGY (AVT) PANEL, TASK GROUP 016 FROM OCTOBER 1997 TO AUGUST 2001 - AC/323(AVT-016)TP/28 Hodnocení metod měření rychlosti hoření tuhých pohonných hmot (AC/323, Výzkumná a technická organizace RTO) SPECIALIST GLOSSARY OF TERMS AND DEFINITIONS ON AMMUNITION SAFETY Specializovaný slovník termínů a definic pro oblast bezpečnosti munice METHODS FOR ANALYZING DATA FROM TESTS DESIGNED TO MEASURE THE BURNING RATE OF SOLID ROCKET PROPELLANTS WITH SUBSCALE MOTORS Metody analýzy dat ze zkoušek určených k měření rychlosti hoření raketových tuhých pohonných hmot pomocí zmenšených motorů METHODS FOR ANALYZING DATA FROM TESTS DESIGNED TO MEASURE THE BURNING RATE OF SOLID ROCKET PROPELLANTS WITH SUBSCALE MOTORS Metody analýzy dat ze zkoušek určených k měření rychlosti hoření raketových tuhých pohonných hmot pomocí zmenšených motorů 4 Zpracovatel ČOS VOP-026 Šternberk, s. p., lokalita Slavičín, Ing. Martin Hošík. 5
5 Použité zkratky a definice 5.1 Zkratky Zkratka Název v originálu Český název A b Burning Surface Area Plocha hořícího povrchu zrna A t Nozzle Throat Area Plocha kritického průměru trysky AOP Allied Ordnance Publication Spojenecká publikace o munici (výzbrojní publikace) CCP (CP) Circular Center Perforated Grain Zrno s centrálním otvorem kruhového průřezu D Diameter Průměr zrna EB End-Burning Grain Čelně hořící zrno L Length Délka zrna p Pressure Tlak p avg Average Pressure Tlak průměrný p max Maximum Pressure Tlak maximální r b Burning Rate Rychlost hoření RTO Research and Technology Výzkumná a technická organizace Organization SCP Star Center Perforated Grain Zrno s centrálním otvorem hvězdicového průřezu SLAB Slab Grain Zrno deskového tvaru STANAG NATO Standardization Standardizační dohoda NATO Agreement t b Burning Time Doba hoření VOP Vojenský opravárenský podnik 5.2 Definice Níže uvedené termíny a jejich definice jsou specifické pro tento standard a jsou zařazeny k usnadnění jeho použití. Další lze nalézt v AOP-38 a ostatních souvisících dokumentech. Výbušnina Tuhá raketová pohonná hmota Látka nebo směs látek, která je schopna chemickou reakcí vytvářet plyny o vysoké teplotě a tlaku poškozující okolí. Tyto látky jsou vyráběny za účelem výbušných nebo pyrotechnických účinků. Látka nebo směs látek, která svým definovaným způsobem prudkého hoření před hranicí výbuchu vytváří horké zplodiny proudící výstupní tryskou raketového motoru a zajišťující tak pohyb raketového systému. 6
5.3 Omezení Tuto metodiku je možno použít pro tuhé raketové pohonné hmoty. Nelze ji však aplikovat na původní nezmenšené raketové motory, kde na rychlost hoření tuhé pohonné hmoty může mít vliv celkové uspořádání raketového motoru. Pro měření rychlosti hoření tuhých raketových pohonných hmot původních nezmenšených motorů je možno použít dokument RTO-TR-043 (viz souvisící dokumenty). 6 Všeobecná ustanovení 6.1 Raketové pohony s tuhou pohonnou hmotou zůstávají hlavním typem pohonu taktických a strategických řízených střel, stejně jako mnohých startovacích raketových motorů dalších druhů raket. 6.2 Z parametrů, ovlivňujících činnost raketového motoru s tuhou pohonnou hmotou, hraje rychlost hoření důležitou roli. Rychlost hoření, společně s velikostí odhořívané plochy, určuje velikost hmotnostního průtoku vytvořených vytékajících plynů a proto přímo ovlivňuje tlak a tah motoru. Rychlost hoření je charakteristikou tuhé pohonné hmoty, která může být měřena nezávisle na uspořádání raketového motoru. 6.3 Při navrhování raketových motorů s tuhou pohonnou hmotou se stává stále důležitější správná předpověď závislosti tahu na čase. Jednou z nejvýznamnějších proměnných při tomto odhadu je rychlost hoření tuhých pohonných hmot. 6.4 Velká část aktivit v oblasti tuhých pohonných hmot se věnuje měření rychlosti hoření a to ve fázi vývoje nových tuhých pohonných hmot, v průběhu výroby raketových motorů (kontrola kvality) nebo při stanovení životnosti motorů (stárnutí). 6.5 Změny v rychlosti hoření tuhých raketových pohonných hmot během životního cyklu mohou mít dopad na bezpečnost a použitelnost raketových motorů s tuhou pohonnou hmotou. Z těchto důvodů jsou přesné a jednotné metody měření rychlosti hoření tuhých raketových pohonných hmot velmi důležité. 6.6 Pro měření rychlosti hoření tuhých pohonných hmot se používají různá zkušební zařízení a metodiky. Proto je zapotřebí standardizovat různé přístupy vyvinuté mezi státy NATO tak, aby bylo možno považovat výsledky za důvěryhodné. 6.7 Další souvisící metody týkající se rychlosti hoření tuhých raketových pohonných hmot ve zmenšených motorech se nacházejí v dokumentu STANAG 4673 (a souvisícím AOP-58). 6.8 Pro měření rychlosti hoření tuhých raketových pohonných hmot, používaných v ozbrojených silách NATO, se používá zkušební metodika popsaná v AOP-57. Státy provádějící měření rychlosti hoření souhlasí s tím, že budou přispívat k aktualizaci a údržbě AOP-57 poskytováním informací vedoucích ke zlepšení zkušebních postupů: a) Lepší pochopení údajů o rychlosti hoření z různých zařízení umožní porovnat tuhé pohonné hmoty od různých výrobců a zlepšit mezinárodní výměnu a spolupráci. b) Zvýšení přesnosti a spolehlivosti měření umožní snížit počet zkoušek (a tím zkrátit čas a snížit náklady) a zlepšit kontrolu při výrobě a v průběhu stárnutí. 7
7 AOP-57 7.1 Úvod AOP-57 se zabývá zkouškami zmenšených motorů, určených ke stanovení rychlosti hoření tuhých raketových pohonných hmot. AOP-57 nepředkládá standardizovaný návrh motoru pro měření rychlosti tuhých raketových pohonných hmot, ale pouze doporučuje konfiguraci motoru, vycházející ze zkušeností dvaceti dvou zkušebních laboratoří z osmi států NATO. Metody zpracování dat ze zkoušek zmenšených motorů pro stanovení rychlosti hoření jsou předmětem AOP-58. 7.2 Porovnání zařízení na měření rychlosti hoření Rychlost hoření při určitém tlaku a rychlost hoření nad určitým tlakovým rozsahem je charakteristickou vlastností tuhých pohonných hmot. Zmenšené zkušební motory jsou používány pro stanovení těchto vlastností u tuhých pohonných hmot během jejich životního cyklu (např. při jejich výzkumu, v prvotní fázi výběru pro určitou aplikaci, v průběhu vývoje a kvalifikace raketového motoru a při kontrole během výroby). Účel stanovení rychlosti hoření je různý pro oblast výzkumu, vývoje a výroby. Vliv nových přísad a nových postupů na rychlost hoření je důležitější pro výzkum tuhých pohonných hmot. Pro návrh, vývoj a výrobu je důležitější použitelnost a reprodukovatelnost tuhých pohonných hmot pomocí rychlosti hoření. Cíle provádění zkoušek rychlosti hoření tuhých pohonných hmot mohou být rozděleny do různých fází, které jsou uvedeny v tabulce 1: TABULKA 1 Přehled cílů zkoušek rychlosti hoření tuhých pohonných hmot Fáze Výzkum / technologie Prověřování Vývoj Ověřování výkonu Výrobní kontrola Cíl zkoušky Hledání nových tuhých pohonných hmot, nových přísad nebo nové použití stávajících přísad a jejich vliv na rychlost hoření. Hodnocení široké škály tuhých pohonných hmot s ohledem na rychlost hoření. Výběr navrhovaných tuhých pohonných hmot. Přizpůsobování vybrané tuhé pohonné hmoty se specifickými vlastnostmi vývoji zrna a motoru. Stabilizace rychlosti hoření z důvodu zvýšení účinku. Ověřování výkonnosti vzhledem k rychlosti hoření. 7.3 Přehled používaných zmenšených motorů ve světě 7.3.1 V různých státech se pro stanovení rychlosti hoření používá široká škála motorů. Jejich přehled je uveden v tabulce 2, ve které jsou motory rozděleny podle hmotnosti. Výsledky 8
zkoušení každého zařízení jsou hodnoceny v následující části, úplný přehled používaných motorů je uveden v tabulce 5. TABULKA 2 Přehled motorů používaných ve světě Uživatelé Hmotnost používaných motorů /g/ Oblast Počet uživatelů Třída I < 200 Třída II 200 500 Třída III 500 5 000 Třída IV 5 000 10 000 Třída V > 10 000 CA / USA 14 8 12 7 3 4 Evropa 9 4 8 8 2 1 Celkem 23 12 20 15 5 5 7.3.2 Převládající konfigurací jsou zrna kruhového průřezu s centrálním otvorem ve hmotnostní třídě I, II a III. Větší motory ve hmotnostní třídě IV a zejména ve třídě V se zrny o hmotnosti vyšší než 60 kg nemohou být považovány za zmenšené zkušební motory pro stanovení rychlosti hoření. 3. Přehled počtu zmenšených motorů používaných v USA v roce 1995 je uveden v tabulce TABULKA 3 Přehled používaných motorů v USA v roce 1995 1 Uživatelé v USA Hmotnost používaných motorů /g/ Oblast Počet zařízení Třída I a II < 200 500 Třída III 500 5 000 Třída IV 5 000 10 000 Třída V > 10 000 Průmysl 23 5 11 7 4 Státní organizace Vysoké školy 9 4 2 3-8 3 1 1 - Celkem 40 12 14 11 4 7.3.3 Pro měření rychlosti hoření tuhých pohonných hmot se ve světě používají speciálně navrhovaná zařízení. V principu se neliší, ale mají různou velikost. Jako příklad 1 Fry, R. S., Review of Burning Rate Measurement Methods in the US, briefing to the NATO RTO / AVT WG 016 (formerly AGARD / PEP WG 27), October 1995. 9
nejrozšířeněji používaného zmenšeného zkušebního motoru je 2 x 4palcový motor, který je uveden na obrázku 1: OBRÁZEK 1 Zmenšený zkušební motor příklad Zařízení se skládá ze silnostěnné komory a většinou ze dvou přírub. Takto navržené zařízení se jednoduše čistí a motor je možno používat opakovaně. Přední příruba je osazena 1 nebo 2 snímači tlaku a iniciátorem, např. palníkem se zažehovačem, pokud se zkouší zrno s centrálním otvorem. V případě čelně hořícího zrna je iniciátor umístěný v zadní přírubě. Některá zařízení mohou mít z bezpečnostních důvodů přetlakovou pojistku, která je navržena tak, že uvolní tlak, pokud je jeho hodnota rovna tlakové odolnosti komory motoru. Může být umístěna buď na přední nebo na zadní přírubě. Zadní příruba se skládá ze (nebo drží) vstupní části trysky, výstupního kužele a výměnné vložky kritického průřezu trysky, která je obvykle vyrobena z grafitu. Další materiály jako je ocel, molybden nebo wolfram jsou občas rovněž používány, závisí to na druhu zkoušené tuhé pohonné hmoty. 7.3.4 Takovéto pevnostní zmenšené zkušební motory se mohou používat pro zkoušení tuhých pohonných hmot různých tvarů, které mohou být rozděleny do 3 skupin: a) Zrna s centrálním otvorem plochého nebo kónického tvaru s kruhovým nebo hvězdicovým průřezem, pancéřované nebo nepancéřované. b) Zrno kruhového nebo diskového průřezu čelně hořící. c) Nepancéřovaná zrna obdélníkového tvaru, odhořívající po všech 6 plochách. Konfigurace zrn ve skupině a) a b) vykazují neutrální chování hoření a jsou používány ke zjištění charakteristiky závislosti rychlosti hoření tuhé pohonné hmoty na tlaku v jednom bodu (závislost r b / p). Změnou průměru trysky se rychlost hoření tuhých pohonných hmot stanovuje v požadovaném tlakovém a teplotním rozsahu. Při zkouškách s vícestupňovým čelně hořícím zrnem kruhového průřezu a zrn skupiny c) je využívána metoda více bodů, kde je tlakový rozsah pokryt pouze 1 zkouškou. 7.3.5 Přehled používaných zařízení na stanovení rychlosti hoření ve vztahu životní cyklus tuhé pohonné hmoty vs. její aplikace je uveden v tabulce 4. Je patrno, že velké zmenšené zkušební motory ve třídě IV a V jsou především používány pro prověřování výkonu pro vesmírné a strategické aplikace. Více informací viz souvisící dokument RTO-TR-043. 10
TABULKA 4 Přehled používaného zařízení pro měření rychlosti hoření v USA Aplikace motorů Vývojová fáze Jiné Taktické aplikace Vesmírné / strategické aplikace Výzkum / technologie Třída I, II Třída I III Třída I III Prověřování Třída I III Třída II IV Třída III, IV Vývoj Třída II, III Třída II IV Třída IV, V Provádění ověřování / Výrobní kontrola Třída II, III Třída II IV Třída V Třída I < 200 g Třída II 200 500 g Třída III 500 5 000 g Třída IV 5 000 10 000 g Třída V > 10 000 g 11
TABULKA 5 Přehled motorů používaných ve světě Stát Organizace I < 200 g II 200 500 g Třída (g) III 500 5 000 g IV 5 000 10 000 g V > 10 000 g CAN DRDC CCP 200 400 g FRA SNPE CCP 120 g EB 1 000 g SCP 1 000 2 000 g CCP 1 000 g CCP 6 300 g DEU BC EB 100 g CCP 210 400 g CCP 1 500 g EB 200 400 g DN CCP < 200 g EB 3 000 g WIWEB CCP 200 g ITA BPD CCP 350 g CCP 4 600 g CCP 6 300 g NLD TNO EB 100 200 g EB 200 500 g EB 500 1 000 g CCP 2 000 g NOR NAMMO CCP 300 400 g ESP INTA CCP 350 460 g SCP 4 000 5 000 g GBR RORM CCP 306 g SLAB < 306 g EB 306 g USA AEROJET EB 100 200 g EB 8 30 g CCP 250 300 g CCP 1 350 1 800 g CCP 1 800 4 500g CCP 3 300 g CCP 6 800 g SCP 2 000 g CCP 12 300 32 000 g CCP/EB 60 000 g AFRL CCP 140 g CCP 12 300 32 000 g CCP/EB 60 000 g ALLIANT CCP 400 g TECH AMCOM SLAB 400 g ARC CCP 400 g CCP 5 400 g BF GOODRICH UNIVERSL GD ORD&TACT SYS NAWCWD EB 15 g CCP 150 g EB 3 5 g CCP 400 g CCP 4 200 g CCP 2 750 3 300 g NSWC SLAB 90 g SLAB 450 g PENN STATE SLAB 320 g SLAB 320 g P&W/CSD CCP 1 800 g CCP 6 800 g TALLEY DEF CCP 350 g EB 400 g THIOKOL CCP 70 g CCP 454 g CCP 3 560 g CCP zrno s centrálním otvorem kruhového průřezu, SCP zrno s centrálním otvorem hvězdicového průřezu, EB čelně hořící zrno, SLAB zrno deskového tvaru 12
7.4 Měřené zkušební parametry 7.4.1 Cílem zkoušek je stanovení rychlosti hoření při určitém průměrném tlaku a teplotě. Proto jsou zmenšené motory většinou vybaveny z důvodu snížení nákladů zkrácenou tryskou a používají se pouze pro stanovení křivky závislosti tlaku na čase. Dalším zkušebním parametrem, který musí být znám co možná nejpřesněji, je odhořívaná plocha zrna tuhé pohonné hmoty. Tyto zkušební parametry jsou dostatečné pro stanovení funkce závislosti rychlosti hoření tuhé pohonné hmoty na tlaku (r b / p). Měření tahu se občas provádí u větších motorů skupiny III V. Tyto motory jsou pak vybaveny kompletní tryskou s náběhovým a výstupním kuželem s polovičním úhlem 45 resp. 15. 7.5 Přístrojové vybavení 7.5.1 Měření tlaku: Pro měření tlaku se používají dva typy tlakových snímačů. Piezoelektrický snímač s širokofrekvenční odezvou umožňuje detekci rychle probíhajících jevů. Tenzometrické snímače poskytují velmi přesné měření statické tlakové křivky a obvykle se používají pro vyhodnocení rychlosti hoření. Skládají se ze symetricky stlačovaných kruhových elementů se 4 aktivními fóliemi nalepenými na měřeném tlakovém místě. Ocelová membrána chrání elektrické součásti před účinky tlaku kapaliny. K ochraně snímače před horkými a korosivními plyny se používá nástavec s olejem nebo vazelínou. 7.5.2 Tlakový snímač je umístěn na přední straně spalovací komory v případě zrn s centrálním otvorem. U čelně hořících zrn s je umístěn v zadní části komory. Z důvodu zajištění měření je možno vložit ještě další snímač. 7.5.3 Tlakový rozsah snímače je od 0 do 100 MPa. V případě, že není známo složení tuhé pohonné hmoty, je zvolen tlakový rozsah snímače tak, aby mohl být změřen přetlak, kterého může být dosaženo ve spalovací komoře v případě prasknutí stěny zrna. V případě výrobní kontroly se volí rozsah snímače vzhledem k očekávanému tlaku. 7.5.4 Linearita snímače musí být v celém rozsahu nižší než 0,25 %. Vlastní frekvence je 8 khz pro tlakový rozsah 0 až 7 MPa a 113 khz nebo vyšší pro rozsah 0 až 70 MPa. 7.6 Možné návrhy zmenšených raketových motorů používaných pro měření rychlosti hoření 7.6.1 Ne všechny návrhy zmenšených motorů odpovídají tomuto dokumentu. Přehled problematiky, týkající se návrhů zmenšených motorů je možno nalézt v dokumentu RTO-TR- 043. Pro charakterizaci rychlosti hoření je důležitá reprodukovatelnost, flexibilita, neutralita a stabilita hoření. 7.6.2 Reprodukovatelnost Zkušební motor musí být schopen poskytovat opakovaně stejné vnitřně-balistické charakteristiky bez anomálií, které by mohly mít vliv na snížení množství poskytovaných údajů. Rozměry zrna se musí přesně kontrolovat nebo musí být změřeny. 13
7.6.3 Flexibilita Zkušební motor musí být schopen pracovat v celém tlakovém rozsahu pro všechny rychlosti hoření. Toto je obvykle zabezpečováno výběrem vhodného průměru trysky tak, aby se dosáhlo požadovaného tlaku. 7.6.4 Neutralita hoření U zkušebního motoru je velmi důležitá neutrální nebo plochá charakteristika tlakové závislosti na čase, čímž dojde ke zjednodušení analýzy a k eliminaci chyb, vyplývajících z nelinearity rychlosti hoření. 7.6.5 Stabilita hoření Mnohé homogenní tuhé pohonné hmoty a heterogenní tuhé pohonné hmoty neobsahující hliník jsou náchylné k nestabilnímu hoření (viz dokument RTO-TR-043). Tato skutečnost se projevuje kolísáním tlaku a může zvýšit dobu hoření, což je velmi nežádoucí u motorů, určených k přesnému měření rychlosti hoření. 7.6.6 Motor pro měření rychlosti hoření musí být navržen tak, aby minimalizoval vysokou frekvenci výskytu nestability hoření a aby svým vhodným měřicím zařízením eliminoval takovéto nestability, pokud k nim dojde. 7.7 Doporučené požadavky na zkušební zařízení 7.7.1 Ze zahraničního výzkumu vyplývá, že nejvíce používaným motorem pro stanovení rychlosti hoření heterogenních tuhých pohonných hmot obsahujících zrno s kruhovým centrálním otvorem je motor 5 x 10 cm (2 x 4 palce). Tento motor ale není standardizován, pokud se týká rozměrů a hmotnosti tuhé pohonné hmoty, která se pohybuje od 120 do 450 g. S cílem zvýšit porovnatelnost a přesnost je doporučováno, aby byl tento motor zařazen do hmotnostní skupiny zrn II. Toho může být dosaženo pouhým zvýšením tloušťky stěny zrna tuhé pohonné hmoty na 13 mm, což v důsledku znamená, že hmotnost tuhé pohonné hmoty bude 300 až 400 g. Byla by tím pokryta většina aplikací tuhých pohonných hmot. Tuhé pohonné hmoty pro vesmírné a strategické použití budou vždy výjimkou a měly by být zkoušeny ve větších motorech. 7.7.2 Doporučené požadavky pro provádění měření jsou uvedeny v následující tabulce 6. Odpovídají doporučením, uvedeným v pracích Miller & Barrington z roku 1970 1971 2 a NASA SP-8039 3. Výsledky TG-016 1 odpovídají výsledkům 2, kde byla navržena třída motorů III, 2 000 až 5 000 g, poskytující uspokojivé rozšíření pro menší motory v plném rozsahu (D 76 cm). Několik příkladů těchto motorů, které jsou v 6 zemích a 11 zařízeních, je uvedeno v tabulce 5. Klasickými příklady jsou motory AFRL BATES a ARC Rohm and Haas 6C4 / 6C5 (více informací je uvedeno v dokumentu RTO-TR-043). Největší motory jsou ve hmotnostní třídě V s hmotností zrn od 22 kg do 60 kg, poskytující uspokojivé měřítko pro velmi velké motory vesmírného nebo strategického použití. 2 Miller, W. H. and Barrington, D. K., A Review of Contemporary Solid Rocket Motor Performance Prediction Techniques, Journal of Spacecraft and Rockets, 7 (3): 225- -237, 1970. 3 Solid Rocket Motor Performance Analysis and Prediction, NASA Space Vehicle Design Criteria (Chemical Propulsion) NASA SP-8039, May 1971. 14
TABULKA 6 Přehled požadavků na zařízení pro měření rychlosti hoření zmenšené motory 4 Zrno: Tvar zrna: Tvar tlakové křivky: Výroba zrna: Zbytky tuhé pohonné hmoty: Zkušební zařízení: Tryska: Intenzita šumu: Přesnost: Teplotní kompenzace: Kolísání nulové linie: Frekvence vzorkování: Měřicí kanály: Kalibrace: Zkušební zařízení Hmotnost tuhé pohonné hmoty 300 až 400 g. CP se zaobleným koncem a kuželovitým vrcholovým polovičním úhlem < 10. Převládající kvazi stabilní hoření: Neutrální / Především ustálené hoření; Neneutrální / Neustálené hoření způsobené rychlou změnou tlaku je malé. Zasunutí trnu pro vytvoření zaobleného konce a štěrbinovitého vtokového otvoru v zadní části zrna. Zdokumentování velikosti, tvaru a umístění ve zkušebním zařízení po provedené zkoušce. Bez prasklin s bezpečnostním tlakem vyšším než 138 MPa. Komora motoru se stavitelným objemem se stěnou 1 cm (se zapuštěným předním víkem a tělem trysky). A p /A t a L/D 2 pro minimalizaci erosivního hoření. Vstupní poloviční úhel 35 až 40 se zkráceným výstupem pro pozorování. Používá se výstupní poloviční úhel 15 fixní minimální celkové délky a plně zaoblené ústí 1 až 1,5násobku průměru trysky pro měření tahu. Použití grafitové trysky pro tlak < 13,8 MPa, trysky ze slitiny titanu, zirkonia a molybdenu pro tlak > 13,8 MPa. Měkká ocel vyhovuje pro t b < 0,1 s. Použití fixního průměru ústí umožňuje porovnání konstantních průtoků. Krátká doba hoření (2 až 10 s) snižuje tepelné ztráty a erozi trysky. Měřicí zařízení σ < 0,02 % původního motoru, nefiltrováno. σ < 0,05 % p avg, 5 ppm v závislosti na čase. < 0,05 % p avg v celém rozsahu snímače při teplotě okolí. < 0,2 % p avg v průběhu zkušební série. t < doba hoření / 4 000 na 1 kanál. 2 tlakové hlavové 2 tlakové tryskové 1 vysokofrekvenční tlakový hlavový 1 vysokofrekvenční tlakový tryskový 2 axiální tahové Záznam nefiltrované vysoké frekvence, dolní propusť nastavená na 20 %, kalibrováno na 5 až 10 % a 0,05 až 0,1 % mezi vrcholy předpokládaného p max. Automatická před a po zkoušce, během zkoušky 3 s před a 30 s po. (pokračování) 15
TABULKA 6 Přehled požadavků na zařízení pro měření rychlosti hoření zmenšené motory 4 (dokončení) Tabulky: Grafy: Zpracování údajů Rychlost hoření, p avg. Stanovení časů a integrálů. Hmotnost použité tuhé pohonné hmoty, hmotnost vyhořelé tuhé pohonné hmoty. Průměr hrdla a zadní části trysky před a po zkoušce při T okolí. Šumové a kalibrační údaje. Časová závislost tlaku a tahu. Výpočet plochy průměru trysky, plochy povrchu zrna a odhořívající části v závislosti na čase. Závislost logaritmu velikosti tlakových oscilací na čase všech zjistitelných podélných a příčných režimů. 4 Fry, R. S., Solid Rocket Motor Test and Test Techniques, Component Testing & Verification, Solid Propellant Burning Rate, AIAA Solid Rocket Technical Committee Lecture Series, 36 th Aerospace Sciences Meeting, January 1998. 16
(VOLNÁ STRANA) 17
(VOLNÁ STRANA) 18
(VOLNÁ STRANA) 19
Účinnost českého obranného standardu od: 10. ledna 2012 Opravy: Oprava číslo Účinnost od Opravu zapracoval Datum zapracování Poznámka U p o z o r n ě n í : Oznámení o českých obranných standardech jsou uveřejňována měsíčně ve Věstníku Úřadu pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví v oddíle Ostatní oznámení a Věstníku MO. V případě zjištění nesrovnalostí v textu tohoto ČOS zasílejte připomínky na adresu distributora. Rok vydání: 2012, obsahuje 10 listů Tisk: Ministerstvo obrany ČR Distribuce: Odbor obranné standardizace Úř OSK SOJ, nám. Svobody 471, 160 01 Praha 6 Vydal: Úřad pro obrannou standardizaci, katalogizaci a státní ověřování jakosti www.oos.army.cz NEPRODEJNÉ 20