This article is available in PDF-format, in coloured version, at: www.wydawnictwa.ipo.waw.pl/materialy-wysokoenergetyczne.html



Podobne dokumenty
Kalorymetria paliw gazowych

Badania nad modyfikacją składu heterogenicznego paliwa dla dwuzakresowego silnika rakietowego *

BADANIA SYMULACYJNE PROCESU IMPULSOWEGO ZAGĘSZCZANIA MAS FORMIERSKICH. W. Kollek 1 T. Mikulczyński 2 D.Nowak 3

ZASTOSOWANIE FUNKCJI ŻYWOŚCI PROCHU ARTYLERYJSKIEGO W OBLICZENIACH BALISTYKI WEWNĘTRZNEJ

Metody doświadczalne w hydraulice Ćwiczenia laboratoryjne. 1. Badanie przelewu o ostrej krawędzi

MODELOWANIE POŻARÓW. Ćwiczenia laboratoryjne. Ćwiczenie nr 1. Obliczenia analityczne parametrów pożaru

[ ] 1. Zabezpieczenia instalacji ogrzewań wodnych systemu zamkniętego Przeponowe naczynie wzbiorcze. ν dm [1.4] Zawory bezpieczeństwa

Termodynamika techniczna

Płytowe wymienniki ciepła. 1. Wstęp

Opis techniczny. Strona 1

Instrukcja do laboratorium z fizyki budowli. Ćwiczenie: Pomiar i ocena hałasu w pomieszczeniu

P O L I T E C H N I K A W A R S Z A W S K A

5. Jednowymiarowy przepływ gazu przez dysze.

Wykład 2. Przemiany termodynamiczne

ĆWICZENIE BADANIE BEZPIECZEŃSTWA UŻYTKOWEGO SILOSÓW WIEŻOWYCH

This article is available in PDF-format, in colour, at:

Jak określić stopień wykorzystania mocy elektrowni wiatrowej?

1. Parametry strumienia piaskowo-powietrznego w odlewniczych maszynach dmuchowych

Katedra Silników Spalinowych i Pojazdów ATH ZAKŁAD TERMODYNAMIKI. Pomiar ciepła spalania paliw gazowych

NAFTA-GAZ, ROK LXIX, Nr 8 / 2013

Pomiar wilgotności względnej powietrza

Ćwiczenie 4. Wyznaczanie poziomów dźwięku na podstawie pomiaru skorygowanego poziomu A ciśnienia akustycznego

A - przepływ laminarny, B - przepływ burzliwy.

Temperatura i ciepło E=E K +E P +U. Q=c m T=c m(t K -T P ) Q=c przem m. Fizyka 1 Wróbel Wojciech

WYBÓR FORMY OPODATKOWANIA PRZEDSIĘBIORSTW NIEPOSIADAJĄCYCH OSOBOWOŚCI PRAWNEJ

26 Nowa koncepcja parownika pracującego w obiegu ORC z przepływem wspomaganym siłami kapilarnymi i grawitacyjnymi

Stan wilgotnościowy przegród budowlanych. dr inż. Barbara Ksit

CHARAKTERYSTYKI ZŁOŻONYCH UKŁADÓW Z TURBINAMI GAZOWYMI

WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKÓW KIERUNKOWYCH CHARAKTERYSTYK RUCHU POCISKÓW W BADANIACH SYMULACYJNYCH FALI TYPU N

Projekt 9 Obciążenia płata nośnego i usterzenia poziomego

Ćw. 11 Wyznaczanie prędkości przepływu przy pomocy rurki spiętrzającej

Roboty Przemysłowe. 1. Pozycjonowane zderzakowo manipulatory pneumatyczne wykorzystanie cyklogramu pracy do planowania cyklu pracy manipulatora

Porównanie nacisków obudowy Glinik 14/35-POz na spąg obliczonych metodą analityczną i metodą Jacksona

Mechanika płynów. Wykład 9. Wrocław University of Technology

Metody doświadczalne w hydraulice Ćwiczenia laboratoryjne. 1. Badanie przelewu o ostrej krawędzi

S Y L A B U S P R Z E D M I O T U

J. Szantyr - Wykład nr 30 Podstawy gazodynamiki II. Prostopadłe fale uderzeniowe

WYMAGANIA TECHNICZNE DLA PŁYTOWYCH WYMIENNIKÓW CIEPŁA DLA CIEPŁOWNICTWA

POLITECHNIKA KRAKOWSKA Instytut Inżynierii Cieplnej i Procesowej Zakład Termodynamiki i Pomiarów Maszyn Cieplnych

Analiza nośności pionowej pojedynczego pala

THE ANALYSIS OF THE INFLUENCE OF INFORMATION TECHNOLOGY MANAGEMENT INTRODUCTION ON THE STORING PROCESS IN ZWS SILESIA COMPANY

Laboratorium Metod i Algorytmów Sterowania Cyfrowego

OGRANICZNIK PRĄDU ROZRUCHOWEGO DLA ELEKTROMAGNETYCZNEGO MODUŁU NAPĘDOWEGO Z SZYNAMI

Mechanika płynp. Wykład 9 14-I Wrocław University of Technology

POLITECHNIKA ŁÓDZKA INSTYTUT OBRABIAREK I TECHNOLOGII BUDOWY MASZYN. Ćwiczenie H-1 OKREŚLENIE CHARAKTERYSTYK DŁAWIKÓW HYDRAULICZNYCH

nieciągłość parametrów przepływu przyjmuje postać płaszczyzny prostopadłej do kierunku przepływu

Termodynamika 1. Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

INSTYTUT INŻYNIERII ŚRODOWISKA ZAKŁAD GEOINŻYNIERII I REKULTYWACJI ĆWICZENIE NR 2

PŁYN Y RZECZYWISTE Przepływy rzeczywiste różnią się od przepływów idealnych obecnością tarcia (lepkości): przepływy laminarne/warstwowe - różnią się

LABORATORIUM TECHNIKI CIEPLNEJ INSTYTUTU TECHNIKI CIEPLNEJ WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA I ENERGETYKI POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ

WSTĘPNE BADANIA TEORETYCZNO-DOŚWIADCZALNE MIOTANIA MODELU POCISKU PG-7

LABORATORIUM ĆWICZENIE LABORATORYJNE NR 7. Temat: Określenie sztywności ścianki korpusu polimerowego - metody analityczne i doświadczalne

Janusz Górczyński. Prognozowanie i symulacje w zadaniach

Obliczenia osiągów dyszy aerospike przy użyciu pakietu FLUENT Michał Folusiaak

KONCEPCJA HYDROSTATYCZNEGO UKŁADU JAZDY TYPU SKID STEER TERENOWEGO POJAZDU SPECJALNEGO PRZEZNACZENIA

Ćw. 1 Wyznaczanie prędkości przepływu przy pomocy rurki spiętrzającej

13) Na wykresie pokazano zależność temperatury od objętości gazu A) Przemianę izotermiczną opisują krzywe: B) Przemianę izobaryczną opisują krzywe:

MODELOWANIE I WERYFIKACJA DOŚ WIADCZALNA PRZEBIJALNOŚ CI TARCZY POCISKAMI

OBCIĄŻALNOŚĆ PRĄDOWA GÓRNEJ SIECI TRAKCYJNEJ CURRENT-CARRYING CAPACITY OF OVERHEAD CONTACT LINE

Efektywność energetyczna systemu ciepłowniczego z perspektywy optymalizacji procesu pompowania

Wartość zagrożona jako miernik oceny efektywności inwestowania na rynku kapitałowym Propozycja zastosowania w zarządzaniu logistycznym

PROJEKT WYKONAWCZY. Projekt instalacji wykorzystującej energię ze źródeł odnawialnych w oparciu o zastosowanie systemu solarnego. 29.Czerwiec, 2012 r.

Badania jakości zapachu gazów ziemnych przy użyciu przystawki odorymetrycznej INiG PIB

MECHANIK NR 3/

Ć W I C Z E N I E N R C-5

Inżynieria Środowiska I stopień (I stopień / II stopień) ogólno akademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

ZESZYTY NAUKOWE NR 10(82) AKADEMII MORSKIEJ W SZCZECINIE. Badania wpływu struktury elektrowni gazowo-parowych na charakterystyki sprawności

ŁĄCZENIA CIERNE POŁĄ. Klasyfikacja połączeń maszynowych POŁĄCZENIA. rozłączne. nierozłączne. siły przyczepności siły tarcia.

J. Szantyr Wykład nr 16 Przepływy w przewodach zamkniętych

P R O J E K T MODERNIZACJI KOTŁOWNI

Podstawy Procesów i Konstrukcji Inżynierskich. Teoria kinetyczna INZYNIERIAMATERIALOWAPL. Kierunek Wyróżniony przez PKA

LABORATORIUM TECHNIKI CIEPLNEJ INSTYTUTU TECHNIKI CIEPLNEJ WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA I ENERGETYKI POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ

Krawędzie warstw z mieszanek mineralno-asfaltowych problem zagęszczania w technologii na gorąco

WYKŁAD 14 PROSTOPADŁA FALA UDERZENIOWA

Numeryczna symulacja rozpływu płynu w węźle

ALGORYTM STRAŻAKA W WALCE Z ROZLEWAMI OLEJOWYMI

Obliczanie pali obciążonych siłami poziomymi

ODPOWIEDZI NA PYTANIA. Dotyczy przetargu nieograniczonego na zakup sterylizatora parowego w formie leasingu finansowego (znak sprawy 75/13)

MODELOWANIE SYNCHRONIZACJI ODRYWANIA SIĘ PĘCHERZY GAZOWYCH Z DWÓCH SĄSIADUJĄCYCH CYLINDRYCZNYCH DYSZ

WYDZIAŁ MECHANICZNY Katedra Budowy i Eksploatacji Maszyn specjalność: konstrukcja i eksploatacja maszyn i pojazdów

II. BUDOWA EFEKTYWNEGO PORTFELA PROJEKTÓW INWESTYCYJNYCH

Materiały Eksploatacyjne Maintenance Materials. Transport I stopień (I stopień / II stopień) Ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

Cieplne Maszyny Przepływowe. Temat 7 Turbiny. α 2. Część I Podstawy teorii Cieplnych Maszyn Przepływowych. 7.1 Wstęp

Rysunek 1 Przykładowy graf stanów procesu z dyskretnymi położeniami.

POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA

OPTYMALNE PROJEKTOWANIE ELEMENTÓW KONSTRUKCYJNYCH WYKONANYCH Z KOMPOZYTÓW WŁÓKNISTYCH

Pierwsze prawo Kirchhoffa

ANALIZA ZALEśNOŚCI KĄTA PODNIESIENIA LUFY OD WZAJEMNEGO POŁOśENIA CELU I STANOWISKA OGNIOWEGO

Pracownia elektryczna i elektroniczna

ANALiZA WPŁYWU PARAMETRÓW SAMOLOTU NA POZiOM HAŁASU MiERZONEGO WEDŁUG PRZEPiSÓW FAR 36 APPENDiX G

ZAWÓR REDUKCYJNY G3/8 - G1/2 - G3/4

DIN EN ISO 9001 ISO / TS DIN EN ISO PRZEK ADNIE PASOWE OGÓLNEGO PRZEZNACZENIA

MACHINE OF THE YEAR 2014 LINIA KOMPAKTOWA

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI ZESPOŁÓW NAPĘDOWYCH RAKIET OSA

ZASTOSOWANIE METODY ANALIZY NARAŻEŃ CZĘŚCI DO PROGNOZOWANIA OBIEKTÓW TECHNICZNYCH NA PRZYKŁADZIE PĘTLI PRZEJAZDOWEJ STOSOWANEJ W SYSTEMIE POBORU OPŁAT

Warunki i tryb rekrutacji na studia w roku akademickim 2010/2011 w Akademii Morskiej w Szczecinie

Właściwości balistyczne ładunków napędowych do foteli katapultowych samolotów bojowych

Transkrypt:

Z. Surma, Z. Leciejewski, A. Dzik, M. Białek This article is available in PDF-format, in coloured version, at: www.wydawnictwa.io.waw.l/materialy-wysokoenergetyczne.html Materiały Wysokoenergetyczne / High-Energetic Materials, 15, 7, 5 ISSN 3-15 Teoretyczno-doświadczalne badania rakietowego układu naędowego antyocisku systemu ochrony aktywnej ojazdów Theoretical and exerimental investigations on rocket roulsion system of rojectile intended for vehicle active rotection system Zbigniew Surma 1), Zbigniew Leciejewski 1, *), Arkadiusz Dzik ), Marek Białek ) 1) Wydział Mechatroniki i Lotnictwa, Wojskowa Akademia Techniczna, ul. gen. Sylwestra Kaliskiego, -9 Warszawa, PL ) Zakład Produkcji Secjalnej GAMAT S. z o.o., ul. Mickiewicza 1, 3- Jasło, PL * E-mail: zbigniew.leciejewski@wat.edu.l Streszczenie: W artykule zarezentowano wybrane wyniki realizowanego w Wojskowej Akademii Technicznej rojektu badawczego, którego celem jest wykonanie demonstratora technologii systemu ochrony aktywnej ojazdów oraz jego elementu w ostaci inteligentnego antyocisku służącego do zwalczania ocisków rzeciwancernych w ustalonej odległości od ochranianego obiektu. Ze względu na secyfikę konstrukcji głowicy antyocisku zawierającej elementy elektroniczne, wrażliwe na duże rzeciążenia, zdecydowano się zastosować jako układ naędowy antyocisku silnik rakietowy na aliwo stałe. Na odstawie określonych wymagań (założeń) w stosunku do układu naędowego antyocisku wyznaczono wymiary ładunku naędowego oraz bloku dyszowego, a nastęnie rzerowadzono obliczenia charakterystyk racy rojektowanego układu (ciśnienie gazów w komorze salania i ciąg silnika w funkcji czasu, imuls całkowity ciągu). Analizy i badania rzerowadzono rzyjmując znane właściwości homogenicznych stałych aliw rakietowych rodukcji krajowej. W celu weryfikacji wyników analizy teoretycznej zrealizowano we wsółracy z ZPS GAMAT S. z o. o. w Jaśle doświadczalne badania na hamowni, które otwierdziły rawidłowość doboru aliwa oraz ostawione na wstęie założenia dotyczące działania układu naędowego rojektowanego antyocisku. Abstract: The aer resents selected results of a research roject carried out at the Military University of Technology (Warsaw, Poland), whose aim is to erform the technology demonstrator of active rotection system for vehicles. One of the elements of this system is a smart counterrojectile which is designed to combat anti-tank missiles at a fixed distance from the rotected object. Counterrojectile head design includes electronic comonents sensitive to high overload. For this reason, it was decided to use a solid roellant rocket motor as a roulsion system. On the basis of secific requirements (assumtions), design concet of counterrojectile and its roulsion system have been develoed. Based on the energy-ballistic roerties of homogeneous solid rocket roellant domestic roduction, adoted dimensions of the roellant charge and nozzle block, were carried out calculations of ballistic characteristics of the roosed roulsion system (gas ressure in the combustion chamber and motor thrust as a function of time, a total imulse). In order to verify the results of the theoretical analysis, was carried out exerimental study in collaboration with the ZPS GAMAT S. z o. o. (Jasło, Poland), which confirmed the correctness of the solid roellant selection, and osed at the outset assumtions as to the oeration of the roulsion system of designed counterrojectile. Słowa kluczowe: układ naędowy, antyocisk, stałe aliwo rakietowe, system ochrony aktywnej Keywords: roulsion system, counterrojectile, solid rocket roellant, active rotection system

Teoretyczno-doświadczalne badania rakietowego układu naędowego antyocisku... 5 1. Wrowadzenie W Wojskowej Akademii Technicznej realizowany jest rojekt badawczy (wsółfinansowany rzez NCB) nr DOB-BIO/31/139/13, którego celem jest wykonanie demonstratora technologii systemu ochrony aktywnej ojazdów rzed ociskami rzeciwnika. Ochrona aktywna na wsółczesnym olu walki może być realizowana zarówno bezośrednio rzy ochranianym ojeździe (w tak zwanej strefie rzyburtowej), jak również w ewnej odległości od ochranianego obiektu [1] co wtedy ozwala na zmniejszenie niebezieczeństwa orażenia sił własnych, a także daje dodatkowy czas na odjęcie decyzji o innym sosobie ochrony ojazdu, w rzyadku gdyby ierwsza róba neutralizacji ocisku zakończyła się nieowodzeniem. Jednym z elementów oracowywanego systemu jest inteligentny antyocisk służący do zwalczania ocisków rzeciwancernych rzeciwnika w ustalonej odległości od ochranianego obiektu. W realizowanym rojekcie badawczym zadaniem Instytutu Techniki Uzbrojenia WAT było oracowanie koncecji, zarojektowanie, wykonanie i rzebadanie układu naędowego antyocisku. Na etaie analizy koncecyjnej wykonano szereg badań modeli laboratoryjnych ocisków mających na celu ocenę ich rzydatności dla rozważanego systemu ochrony aktywnej [, 3]. Ze względu na secyfikę konstrukcji głowicy antyocisku zawierającej elementy elektroniczne, wrażliwe na duże rzeciążenia, zdecydowano się zastosować jako układ naędowy silnik rakietowy na aliwo stałe. W celu rzerowadzenia obliczeń balistycznych rzyjęto wymagania (założenia) konstrukcyjno-eksloatacyjne w stosunku do antyocisku (tab. 1). Przekrój antyocisku zawierającego rakietowy układ naędowy rzedstawiono na rys. 1. Tab. 1. Założenia konstrukcyjno-eksloatacyjne dla antyocisku Parametr Jednostka Wartość Masa głowicy ocisku, m g [kg],5 Masa silnika rakietowego (korusu bez masy stałego aliwa rakietowego), m sr [kg], Średnica zewnętrzna silnika rakietowego, D [m],1 Prędkość maksymalna ocisku (o zakończeniu racy silnika rakietowego), V max [m/s] 15 Maksymalna odległość od ochranianego obiektu, w jakiej nastęuje zakończenie racy silnika rakietowego, X [m] 15 Maksymalny czas racy silnika rakietowego, t [s], 5 3 1 ys. 1. Przekrój orzeczny rojektowanego antyocisku: 1 głowica; załonnik; 3 korus silnika rakietowego; stałe aliwo rakietowe; 5 ruszt; dysza Ze względu na krótki czas racy założono, że układ naędowy antyocisku będzie miał cechy silnika startowego. Startowe silniki rakietowe na aliwo stałe zawierają w swoich komorach salania ładunki naędowe salane na owierzchniach bocznych (obwodowo). Takie ładunki charakteryzują się małą grubością warstwy alnej e 1 (która ogranicza czas racy tych silników w stosunku do silników marszowych), ale za to dużą owierzchnią salania S, dzięki czemu mogą rozwijać znacznie większy ciąg. W oarciu o znane właściwości energetyczno-balistyczne homogenicznych stałych aliw rakietowych rodukowanych rzez Zakład Produkcji Secjalnej GAMAT S. z o. o. w Jaśle (Szron, Nefryt, Marmur 3D, Bazalt a) oraz wyznaczone wymiary ładunku naędowego i bloku dyszowego, rzerowadzono obliczenia charakterystyk racy rojektowanego układu naędowego (m. in. ciśnienie gazów w komorze salania i ciąg silnika w funkcji czasu). Ponadto rzerowadzono analizę zmian szybkości salania aliw rakietowych

Z. Surma, Z. Leciejewski, A. Dzik, M. Białek od wływem zmian ich temeratury oczątkowej. Na odstawie wyników tej analizy do dalszych badań doświadczalnych układu naędowego antyocisku wybrano aliwo Bazalt a. W celu weryfikacji wyników analizy teoretycznej zrealizowano doświadczalne badania laboratoryjne rototyowego układu naędowego na hamowni. Charakterystyki racy oracowanej konstrukcji, a w szczególności ciśnienie gazów w komorze salania, ciąg silnika, czas racy oraz imuls całkowity ciągu sełniają ostawione na wstęie założenia.. Analiza balistyczna układu naędowego.1. Charakterystyki ładunku naędowego i dyszy W celu zaewnienia dużej owierzchni salania ładunku naędowego założono, że ładunek naędowy składać się będzie z siedmiu ziaren rochowych o kształcie rurowym, o małej grubości warstwy alnej (rys. ). D D d ys.. Widok rzekroju orzecznego komory salania silnika rakietowego z ładunkiem naędowym składającym się z siedmiu rurowych ziaren aliwa W oarciu o założenia konstrukcyjno-eksloatacyjne antyocisku (tab. 1) oraz charakterystyki balistyczne i fizyczne homogenicznych stałych aliw rakietowych Szron, Nefryt, Marmur 3D oraz Bazalt a (tab. ), wyznaczono według tyowego schematu oisanego w [] odstawowe charakterystyki ładunku naędowego i dyszy, których wartości zamieszczono w tabeli 3. Tab.. Charakterystyki balistyczne i fizyczne stałych aliw rakietowych Parametr Jednostka Paliwo Szron Nefryt Marmur 3D Bazalt a Wsółczynnik funkcji ciśnieniowej, A [m/(spa n )] 1, 1-1,19 1 -, 1-3,3 1 - Wykładnik funkcji ciśnieniowej, n -,7,55,37,5 Wykładnik adiabaty, k - 1,5 Gęstość aliwa, d [kg/m 3 ] 15 15 15 1 Tab. 3. Charakterystyki ładunku naędowego i dyszy dla rozatrywanych aliw rakietowych Parametr Jednostka Paliwo Szron Nefryt Marmur 3D Bazalt a Średnica minimalna dyszy, d m [mm] 1, 19, 15,5 5, Liczba ziaren ładunku naędowego, N [szt.] 7 Średnica wewnętrzna ziarna aliwa, d [mm] 1, Średnica zewnętrzna ziarna aliwa, D [mm], Długość ziarna aliwa, L [mm] 17 Grubość warstwy alnej ziarna aliwa, e 1 [mm] 1,

Teoretyczno-doświadczalne badania rakietowego układu naędowego antyocisku... 7.. Ciśnienie, ciąg i czas racy w warunkach normalnych Wykorzystując właściwości aliw rakietowych (zestawione w tabeli ) oraz wymiary ładunku naędowego i dyszy (zestawione w tabeli 3) rozwiązano numerycznie roblem główny balistyki wewnętrznej silników rakietowych na aliwo stałe, dokonując orównawczych obliczeń odstawowych charakterystyk racy rojektowanego układu naędowego (ciśnienie gazów w komorze salania i ciąg silnika w funkcji czasu t), w których wykorzystano analizowane aliwa rakietowe. Obliczenia rzerowadzono w Laboratorium Balistyki Instytutu Techniki Uzbrojenia WAT, a wyniki obliczeń w ostaci wykresów (t) oraz (t) rzedstawiono na rysunkach 3-. Na wykresach tych linią ciągłą zaznaczono zmiany ciśnienia natomiast linią rzerywaną zmiany ciągu. 1 [MPa] [N] 1 [MPa] [N] 1 7 1 7 1 1 1 5 3 1 1 1 5 3 1 1,,,,,,1,1,1,1 ys. 3. Wykresy (t) oraz (t) dla aliwa Szron,,,,,,1,1,1,1 ys.. Wykresy (t) oraz (t) dla aliwa Nefryt 1 1 1 1 1 [MPa] [N] 5 3 1 1 1 1 1 [MPa] [N] 1 1 1 1 1,,,,1,1, ys. 5. Wykresy (t) oraz (t) dla aliwa Marmur 3D,,,,,,1 ys.. Wykresy (t) oraz (t) dla aliwa Bazalt a Z rzerowadzonych obliczeń wynika, że aliwo Bazalt a jest najbardziej redystynowane do tego, aby zagwarantować wymagany czas racy i osiągi silnika rakietowego w szerokim zakresie temeratur eksloatacji (-35 C 5 C). Jednoznaczne otwierdzenie rzydatności aliwa Bazalt a do zastosowania go w układzie naędowym antyocisku wymaga określenia funkcji temeraturowej tego aliwa, ozwalającej na ocenę wływu temeratury oczątkowej aliwa na szybkość jego salania, a tym samym również na czas racy układu naędowego..3. Ocena wływu temeratury oczątkowej aliwa Bazalt a na szybkość jego salania Zjawisko wzrostu szybkości salania ze wzrostem temeratury oczątkowej homogenicznego (niemodyfikowanego) aliwa rakietowego T jest owszechnie znane, a wływ temeratury na szybkość salania oisuje ogólnie funkcja temeraturowa [5] jako stosunek szybkości salania u T rzy ewnej temeraturze oczątkowej

Z. Surma, Z. Leciejewski, A. Dzik, M. Białek ładunku T do szybkości salania u TN rzy tzw. normalnej temeraturze ładunku T N, czyli Z uwagi na zakładany bardzo krótki czas racy silnika rakietowego antyocisku konkretna wartość funkcji temeraturowej raktycznie nie zmienia się odczas racy silnika rakietowego, zatem w obliczeniach może być uwzględniana jako stały wsółczynnik orawkowy funkcji ciśnieniowej w ostaci f () = A 1 n () gdzie: A 1 = A f 1(T ); A, n odowiednio wsółczynnik i wykładnik funkcji ciśnieniowej rawa szybkości salania, zależne od rodzaju aliwa. Badania oceniające wływ temeratury oczątkowej aliwa na jego szybkość salania olegały na salaniu w laboratoryjnym silniku rakietowym określonych róbek aliwa rakietowego o tych samych charakterystykach geometryczno-masowych, ale o różnych temeraturach oczątkowych (-35 C, +15 C oraz +5 C). Dla każdej temeratury oczątkowej aliwa rakietowego stosowano w badaniach dysze o różnej wartości ola rzekroju krytycznego w celu uzyskania różnego oziomu ciśnienia gazów w komorze salania. W trakcie badań dokonywano rejestracji ciśnienia gazów w komorze salania, ciągu rakietowego oraz czasu racy silnika rakietowego. Badania rzerowadzono w ZPS GAMAT S. z o. o. w Jaśle. Szybkość salania określono na odstawie znajomości grubości warstwy alnej oraz czasu salania aliwa rakietowego w trakcie rowadzonych badań doświadczalnych. Obliczone dla różnych temeratur oczątkowych szybkości salania aliwa Bazalt a, zobrazowane w ostaci charakterystycznych znaczników dla określonych wartości ciśnienia gazów w komorze salania, rzedstawiono na rysunku 7. Na rysunku tym zaznaczono również linie trendu o charakterze otęgowym, w których wykładnik miał wartość zbliżoną do wartości wykładnika funkcji ciśnieniowej (n =,5). (1) ys. 7. Zależność szybkości salania od ciśnienia gazów i temeratury oczątkowej aliwa rakietowego Bazalt a ównania linii trendu (dla rozatrywanych temeratur) ozwoliły na wyznaczenie szybkości salania dla wybranych, wsólnych wartości ciśnienia gazów, a nastęnie korzystając z zależności (1) zostały określone charakterystyczne wartości funkcji temeraturowej aliwa rakietowego Bazalt a w badanym zakresie temeratur, co zarezentowano na rysunku. Z rysunku tego wynika, że dla skrajnych temeratur eksloatacji wartość funkcji temeraturowej zmienia się w zakresie około 9-11% wartości tej funkcji określonej dla

Teoretyczno-doświadczalne badania rakietowego układu naędowego antyocisku... 9 temeratury normalnej. W związku z tym odczas racy silnika, dla danego ciśnienia równowagi, zgodnie z zależnością () należy sodziewać się około 1% wzrostu szybkości salania rzy temeraturze oczątkowej aliwa równej 5 C oraz odowiednio około 1% obniżenia szybkości salania rzy temeraturze oczątkowej aliwa równej -35 C. Taki oziom obniżenia szybkości salania sowoduje z ewnością wydłużenie czasu racy silnika rakietowego, nie owinien sowodować jednak rzekroczenia założonego maksymalnego czasu racy silnika antyocisku (t =, s). ys.. Wykres funkcji temeraturowej aliwa Bazalt a w rzedziale temeratury (-35 5) C z rzytoczonym równaniem linii trendu Uwzględnienie zależności szybkości salania u od ciśnienia oraz temeratury T jest konieczne zarówno na etaie rojektowania jak i na etaie eksloatacji wszystkich silników, niezależnie od ich rozwiązania konstrukcyjnego. Dlatego też analiza racy silnika rakietowego do rojektowanego antyocisku w szerokim zakresie temeratury eksloatacji, szczególnie dla różnych wartości temeratury oczątkowej aliwa rakietowego, jest ważnym krokiem w rocesie rojektowania tego układu naędowego... Funkcja erozyjna Przeływ gazów wzdłuż bocznych owierzchni salania ziaren ładunku aliwa może w określonych warunkach mieć istotny wływ na jego szybkość salania, a tym samym na ciśnienie gazów w komorze salania i ciąg silnika [, 7]. Wływ takiego rzeływu gazów na szybkość salania uwzględniany jest za omocą tzw. funkcji erozyjnej φ(w). Wtedy uzależniamy szybkość salania u danego aliwa nie tylko od ciśnienia gazów w komorze salania i oczątkowej temeratury aliwa rakietowego, ale również od rędkości rzeływu gazów. W odniesieniu do silników z ładunkami salanymi na owierzchniach bocznych zależność na szybkość salania u (tzw. rawo szybkości salania) formułowana jest w ostaci u = A n f 1(T ) φ(w) (3) Największe rędkości gazów w komorze salania są osiągane w oczątkowym etaie salania ładunku naędowego i wtedy też wartości ciśnień max w ikach erozyjnych często mogą być znacznie większe od rzewidywanych, co w niektórych rzyadkach owoduje rozerwanie komory salania. Ponadto silniki rakietowe, których raca obliczona jest na ciśnienie robocze wyższe od tzw. ciśnienia granicznego stosowanego aliwa rakietowego (salanego na jego owierzchni bocznej) oraz których stoień wyełnienia ε komory salania aliwem jest duży mogą wykazywać skłonność do racy charakteryzującej się niestabilnością erozyjną. Na etaie rojektowania rakietowego układu naędowego raktycznym wskaźnikiem stabilności erozyjnej (o charakterze generalnym) jest sełnienie nastęującego warunku (tzw. kryterium Pobiedonoscewa)

5 Z. Surma, Z. Leciejewski, A. Dzik, M. Białek wiążącego oczątkowe ole owierzchni salania S ładunku aliwa oraz oczątkowe ole rzekroju kanału rzeływowego F κ = S /F κ do () W odniesieniu do tyowych stałych aliw rakietowych oraz eksloatacyjnego rzedziału ciśnień roboczych rzyjmuje się κ do = -. W rzyadku zastosowania ładunków naędowych o wielu ziarnach formułowane są nastęujące wskaźniki stabilności dla: a) kanałów wewnętrznych κ wew = L /d (5) b) rzestrzeni między ziarnami aliwa κ zew = ( N D L )/(D k -N D ) () gdzie: D k średnica wewnętrzna komory salania (D k =,7 mm). Biorąc za odstawę zależności (-) oraz dane z tabeli 3 wyznaczono liczbowe wartości wskaźników stabilności. Dla roonowanej konstrukcji rakietowego układu naędowego wynoszą one nastęująco: κ = 59,35 κ wew = 1, κ zew =, co biorąc od uwagę rzerowadzone rozważania owinno świadczyć o tym, że chociaż charakter salania owinien mieć cechy salania erozyjnego to nie owinna wystąić w tym rzyadku niestabilność erozyjna. 3. Badania doświadczalne laboratoryjnego układu naędowego antyocisku z aliwem Bazalt a W celu weryfikacji wyników analiz rzerowadzonych w unkcie oraz otwierdzenia słuszności rzyjętej koncecji konstrukcji układu naędowego antyocisku i wyboru aliwa Bazalt a, rzerowadzono doświadczalne badania układu na hamowni. W ZPS GAMAT S. z o. o. wykonano ładunki stałego aliwa rakietowego o charakterystykach rzedstawionych w tabeli, zestawiono laboratoryjny układ badawczy oraz wykonano badania doświadczalne []. Badania racy silników, odczas których rejestrowano ciśnienie gazów rochowych w komorze salania oraz ciąg silnika w funkcji czasu, rzerowadzono w trzech temeraturach oczątkowych t : -35 C, 1 C oraz 5 C. Tab.. Charakterystyki geometryczno-masowe ziaren aliwa rakietowego Bazalt a, użytych odczas badań doświadczalnych Parametr Jednostka Wartość Masa ziarna aliwa, m [g] 5,7 Średnica wewnętrzna ziarna aliwa, d [mm] 1, Średnica zewnętrzna ziarna aliwa, D [mm], Długość ziarna aliwa, L [mm] 17 Przykładowe wykresy ciśnienia gazów w komorze salania oraz ciągu silnika rakietowego, dla trzech wartości temeratury oczątkowej t, rzedstawiono na rysunkach 9-11. Na wykresach tych linią ciągłą zaznaczono zmiany ciśnienia natomiast linią rzerywaną zmiany ciągu. Charakterystyczne wyniki badań zamieszczono w tabeli 5.

Teoretyczno-doświadczalne badania rakietowego układu naędowego antyocisku... 51 Tab. 5. Średnie wyniki badań doświadczalnych na hamowni t [ C] max śr I c [MPa] [MPa] [MPa s] [N] [N] [N s] -35 13,,5 1,1 9 59,1 1 19, 1, 1,17 1 3,1 5,5 17, 1,19 17 13 9,7 max śr I c t [s] 1 [MPa] [N] 1 [MPa] [N] 1 1 1 1 1 1,,5,1,15,,5 ys. 9. Wykresy (t) oraz (t) dla temeratury oczątkowej aliwa t = -35 C,,5,1,15, ys. 1. Wykresy (t) oraz (t) dla temeratury oczątkowej aliwa t = 1 C 5 [MPa] [N] 1 15 1 1 5,,5,1,15, ys. 11. Wykresy (t) oraz (t) dla temeratury oczątkowej aliwa t = 5 C. Wnioski Otrzymane wyniki rzerowadzonej analizy teoretycznej oraz wykonanych badań doświadczalnych układu naędowego z aliwem rakietowym Bazalt a ozwalają na sformułowanie oniższych wniosków: 1. Przerowadzona analiza rzydatności homogenicznych stałych aliw rakietowych i ostateczny wybór aliwa Bazalt a do rojektowanego rakietowego układu naędowego antyocisku otwierdziły sełnienie ostawionych na wstęie założeń, dotyczących w szczególności czasu racy (oniżej, s) oraz imulsu całkowitego ciągu umożliwiającego naędzenie ocisku do rędkości co najmniej 15 m/s.. Pomimo raktycznie neutralnej owierzchni salania rurowych ziaren aliwa rakietowego Bazalt a, ciśnienie gazów w komorze salania nie ma charakteru stałego; owodem wyskoku ciśnienia jest rawdoodobnie erozyjny charakter salania w oczątkowej fazie racy silnika, o czym świadczą wartości arametru Pobiedonoscewa. Zjawisko to ma jednak wymiar ozytywny, gdyż wyższe cienienie owoduje większą szybkość salania, a w konsekwencji skrócenie czasu salania i racy silnika. 3. Zarojektowany układ naędowy nie jest obarczony niestabilnością erozyjną.

5 Z. Surma, Z. Leciejewski, A. Dzik, M. Białek Podziękowanie Projekt wsółfinansowany rzez Narodowe Centrum Badań i ozwoju w ramach rojektu nr DOB-BIO/31/139/13. Literatura [1] Kuidura Przemysław, Leciejewski Zbigniew, Panowicz obert, Surma Zbigniew, Trębiński adosław. 1. Exerimental and Model ScaleTests of an Additional Protection Structure Against PG ockets. Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów - Mechanika, Ekologia, Bezieczeństwo, Mechatronika 3 (9) : 1-. [] Kołodziejczyk Damian, Kuidura Przemysław, Leciejewski Zbigniew, Panowicz obert, Surma Zbigniew, Zahor Mirosław. 13. Counterrojectile for Active Protection System. Proceedings of the 7 th International Symosium on Ballistics, 19-1913. Freiburg, Germany. [3] Kuidura Przemysław, Leciejewski Zbigniew, Surma Zbigniew, Trębiński adosław, Zahor Mirosław. 13. Wybrane wyniki badań modeli ocisków dla systemu ochrony aktywnej. Materiały XIX Międzynarodowej Konferencji Naukowo-Technicznej Problemy ozwoju, Produkcji i Eksloatacji Techniki Uzbrojenia, 9. Jachranka. [] Gacek Józef, Kuidura Przemysław, Leciejewski Zbigniew, Surma Zbigniew, Zahor Mirosław. 15. Koncecja rakietowego układu naędowego antyocisku systemu ochrony aktywnej. VII Konferencja Naukowo-Techniczna Persektywy rozwoju krajowej rodukcji naędów rakietowych oraz amunicji strzeleckiej i artyleryjskiej, 15-, Kołobrzeg. [5] Weiss Jerzy, Torecki Stanisław, Majewski Sylwester. 19. Podstawy teorii i konstrukcji silników rakietowych na aliwo stałe. Warszawa : Wyd. WAT. [] Torecki Stanisław. 19. Silniki rakietowe. Warszawa : WKiŁ, ISBN 3--7-. [7] Leciejewski Zbigniew. 1993. Secyfika salania wydłużonych ładunków naędowych w silniku rakietowym na aliwo stałe. ozrawa doktorska, Warszawa : Wyd. WAT. [] Białek Marek, Cholewiak Andrzej, Dzik Arkadiusz. 15. Wykonanie i rzebadanie elementów rochowych z masy Bazalt A. Srawozdanie z racy badawczej, ZPS Gamrat Jasło.