A control system for stand for measuring the burn rate of solid rocket propellants using Crawford’s method

• Autorzy: Majcher A. , Przybylski J. , Figurski J.

Warianty tytułu

PL

System sterowania stanowiskiem do pomiarów szybkości spalania stałych paliw rakietowych metodą Crawforda

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Measuring the burning rate for solid rocket propellants by using resistor wires threaded through the sample enclosed in a high pressure chamber, called the Crawford bomb, is the oldest method of measuring this important fuel parameter. Many measuring stands that use the Crawford method do not meet standards of modern automation solutions. The control system for the stand described in this paper eliminates the disadvantages of the existing designs and facilitates their upgrade. The presented model of a pressure stand provides a way to design a correct controller and to conduct its simulation research. The hierarchical structure of the system ensuring, e.g., the recording and analysis of the measurement data, improves research quality. The upgrade can be carried out without changing the essential elements of the stand.

PL

Pomiar szybkości spalania stałych paliw rakietowych przy użyciu drutów oporowych przewleczonych przez próbkę zamkniętą w komorze wysokociśnieniowej, zwaną bombą Crawforda, jest najstarszą metodą pomiaru tego istnego parametru paliwa. Wiele stanowisk pomiarowych realizujących metodę Crawforda nie odpowiada poziomowi współczesnych rozwiązań automatyki. Opisany w artykule system sterowania stanowiskiem eliminuje wady istniejących konstrukcji i umożliwia przeprowadzenie ich modernizacji. Przedstawiony model instalacji ciśnieniowej stanowiska umożliwia zaprojektowanie właściwego regulatora i przeprowadzenie jego badań symulacyjnych. Zastosowana hierarchiczna struktura systemu, zapewniająca m.in. zapis i analizę danych pomiarowych, podnosi jakość prowadzonych prac. Modernizacja może być przeprowadzona bez zmiany zasadniczych elementów wykonawczych stanowiska.

Słowa kluczowe

EN

propellant burn rate; Crawford burner; measurement automation; hierarchical control system

PL

szybkość spalania; paliwo rakietowe; bomba Crawforda; automatyzacja pomiarów; hierarchiczny system sterowania

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji - Państwowego Instytutu Badawczego
• Czasopismo: Journal of Machine Construction and Maintenance - Problemy Eksploatacji
• Rocznik: 2017
• Tom: no. 3
• Strony: 67--73
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Majcher A.

• Institute for Sustainable Technologies - National Research Institute, Radom

autor

Przybylski J.

• Institute for Sustainable Technologies - National Research Institute, Radom

autor

Figurski J.

• Mesko S.A., Skarżysko-Kamienna

Bibliografia

• 1. Sutton G.P., Biblarz O.: Rocket Propulsion Elements. 7th ed., John Wiley & Sons, New York 2001, pp. 419-473; ISBN 0-471-32642-9.
• 2. Bajkowski J., Szlitkus P., Wolszakiewicz T., Zalewski R.: Modelowanie i badania właściwości stałych paliw rakietowych. IPBM PW, ITeE - PIB, Warszawa - Radom 2012, pp. 203-218, ISBN 978- 83-7789-090-5.
• 3. Wolszakiewicz T.: Badania balistyczne i wytrzymałościowe stałych paliw rakietowych w aspekcie prawidłowości ich zapłonu oraz możliwości wystąpienia sytuacji awaryjnych pracy silników rakietowych. Instytut Przemysłu Organicznego, Warszawa, 2013, pp. 9-34, ISBN 978-83-914922-2-2.
• 4. AtwoodA.I., Ford K.P.,WheelerC.J.: High-pressure burning rate studies of solid rocket propellants. Progress in Propulsion Physics, 2013, 4, pp. 3-14.
• 5. Gupta G., Jawale L., Mehilal, Bhattacharya B.: Various Methods for the Determination of the Burning Rates of Solid Propellants - An Overview. Cent. Eur. J. Energ. Mater. 2015, 12 (3): 593-620.
• 6. Military Standard. Propellants, Solid: Sampling, Examination and Testing. MIL-STD-286C w/ CHANGE 2, 2010.
• 7. Crawford B.L., Hugget C., Daniels F., Wilfong R.E.: Direct Determination of Burning Rates of Propellant Powders. Anal. Chem. 1947, 19 (19): 630-633.
• 8. Wang X.-S., Cheng Y.-H., Peng, G.-Z.: Modeling and Self-Tuning Pressure Regulator Design for Pneumatic-Pressure–Load Systems. Control Engineering Practice. 2007, 15: 1161-1168.
• 9. Ahn K., Yokota S.: Intelligent Switching Control of Pneumatic Actuator Using On/O Solenoid Valves. Mechatronics. 2005, 15: 683-702.
• 10. Gulati N., Barth E.J.: Pressure Observer Based Servo Control of Pneumatic Actuators. Proceedings of the 2005 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics, Monterey, 2005.
• 11. Shen X., Zhang J., Barth E.J., Goldfarb M.: Nonlinear Model-Based Control of Pulse Width Modulated Pneumatic Servo System. Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control. 2006, vol. 128: 663-669.
• 12. Samad T., McLaughlin P., Lu J.: System architecture for process automation: Review and trends. Journal of Process Control. 2007, 17: 191-201.
• 13. Grega W.: Metody i algorytmy sterowania cyfrowego w układach scentralizowanych i rozproszonych. Wydawnictwa AGH, Kraków 2004, pp. 168-216, ISBN 83-89388-78-2.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).