Nowa metoda ciągłego pomiaru szybkości palenia stałego paliwa rakietowego za pomocą kamery termowizyjnej

• Autorzy: Miszczak M. , Panas A. J. , Świderski W.

Warianty tytułu

EN

A new method for continuous measurements of solid rocket propellant burning rate with use of IR camera

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy zaprezentowano możliwości wykorzystania anizotro-powych właściwości grafitu pirolitycznego do pomiaru nową metodą liniowej szybkości palenia stałych paliw rakietowych. Przedstawiono wyniki porównawczych badań doświadczalnych spalania stałego paliwa rakietowego w tulei z grafitu pirolitycznego i miedzi, które zostały potwierdzone modelowaniem numerycznym. Podstawową zaletę proponowanej metody należy upatrywać w stworzeniu możliwości ciągłej obserwacji procesu palenia tego rodzaju materiałów.

EN

In this paper there is presented a new method for continuous burning rate measurement of cylindrical grain of solid, homoge-neous propellant whose main components are nitrocellulose and nitroglycerine. The propellant was initiated to burn from one side (end burning propellant) by a CO2 laser beam. The propellant grain was situated in the tube made from pyrolytic graphite (pyrographite). The rocket propellant burning rate was determined on a basis of recording the burning front/zone movement on the pyrographite tube external surface by an IR camera. The continuous recording of the burning front/zone was possible thanks to application of unique, very high anisotropy of heat conductivity in pyrographite in its crystallographic perpendicular directions i.e. along crystallographic plane - the plane of deposition of hexagonal graphite crystallographic net and along crystallographic axis being vertical to the above plane. The continuous recording of the burning front displacement was also possible due to direct contact of the propellant grain side surface to the internal cylindrical surface of the pyrographite tube possessing higher coefficient of heat transfer along its radius than to longtitudal axis direction. Suitability of pyrographite for measurements of solid rocket propellant burning rate was shown by comparing application of tubes of anisotropic and isotropic properties of heat conductivity, i.e. made from pyro-graphite and copper, respectively. The results of comparative experimental investigations by burning the solid rocket propellant grains inserted in pyrographite and copper tubes were confirmed by the results of numerical modeling. The main advantage of the presented method is possibility of continuous thermal observation of burning process of the above mentioned materials.

Słowa kluczowe

PL

stałe paliwo rakietowe; kamera termowizyjna; grafit pirolityczny; własności anizotropowe; modelowanie numeryczne

EN

solid rocket propellant; IR camera; pyrographite; anisotropy properties; numerical modelling

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 55, nr 11
• Strony: 950--953
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab., wzory

Twórcy

autor

Miszczak M.

autor

Panas A. J.

autor

Świderski W.

• Wojskowy Instytut Techniczny Uzbrojenia,

Bibliografia

• [1] R. Mayer, J. Kohler, A. Homburg, Explosives, Viley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2502, p. 66.
• [2] A. IDavenas, Solid rocket propulsion technology, Pergamon Press, Oxford, New York, Seoul, Tokyo, 1993, pp. 111-114.
• [3] L. Stiefel, Gun propulsion technology. Progress in Astronautics and Aeronautics, AIAA, Washington DC, vol. 109, 1988, pp. 49-60.
• [4] J. M. Pauszkin, A. Z. Czulkov, Raketnye topliva, Izdatelstvo MIR, Moskva 1975, pp. 171-173.
• [5] N. Eisenreich, A photographic study of the combustion zones of burning double-base propellants strands, Propellants and Explosives, vol. 3, 1978, pp. 141-146.
• [6] K. K. Kuo, M. Summerfield, Fundamentals of Solid-Propellant Combustion, AIAA, New York, vol. 90, 1984, pp. 27-30, 636-650.
• [7] N. Kubota, Propellants and Explosives: Thermochemical Aspects of Combustion, Viley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2002, pp. 123-198, 235.
• [8] G. P. Sutton, O. Biblarz, Rocket propulsion elements, Viley & Sons Inc., New York, Chichester, Weinheim, Brisbane, Singapore, Toronto, 2001, p. 427.
• [9] M. Miszczak, W. Świderski, Zgłoszenie wynalazku pt. „Sposób detekcji temperaturowego pola badanej powierzchni badanego obiektu”, nr ew. w Wojskowym Instytucie Technicznym Uzbrojenia 1/2009 z dn. 5.01.2009 r.
• [10] COMSOL Multiphysics, Heat Transfer MODULE, v. 3.3, COM-SOL AB., August 2006.
• [11] S. Wiśniewski, T. S. Wiśniewski, Wymiana ciepła, WNT, Warszawa 2002.
• [12] M. N. Ozisik, Heat Conduction, John Willey & Sons, Inc., New York 1993.
• [13] A. Bejan, Convective Heat Transfer. John Wiley & Sons, Inc., New York 1995.
• [14] S. Wiśniewski, Termodynamika techniczna, WNT, Warszawa 1980.
• [15] A. J. Panas, S. Cudziło, Badania zmian temperatury przy przejściu frontu spalania w mieszaninach pirotechnicznych PTFE/Me. Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej, Konferencje, Z. 22, t. III, (XVIII Zjazd Termodynamików, 2-6 września, Muszyna 2002), str. 891-900.
• [16] A. J. Panas, S. Cudziło, Investigations of Temperature Profiles of Deflagration Wave in Me-PTFE Pyrotechnic Mixtures in Proceedings of the 9th International Symposium on Temperature and Thermal Measurements in Industry and Science, Cavtat - Dubrovnik 2004, Volume 2, (Zvizdić D., Hermance L. G., Stašić T., Veliki T. Eds.) LPM/FSB, Zagreb 2005, Zagreb 2005, pp. 1279÷1284.