Экспериментальная установка

Работы по исследованию ПГД производились на следующей установке, общий вид которой представлен на рис.6.

Рис.6. Внешний вид экспериментального стенда

ДКС – детонационная камера сгорания, ДЕ – демпферная емкость, ИБ – инжекторный блок, ИР – искровой разрядник, БИ – блок инициирования, С1, С2 – буферные емкости, Б1, Б2 – баллоны с реагентами, ЭПК1, ЭПК2 – электро-пневмоклапаны, ВН – вакуумный насос, ФД – фотодиоды, ДД – датчики давления, ССД – система сбора данных, К1, К2, К3, К4 – краны, Р1, Р2 – редукторы, М1, М2, М3 – манометры.

Рис.7. Инжекторный блок ИБ

Такая конструкция обеспечивала раздельную подачу реагентов и смешение их непосредственно в камере сгорания ДКС. Внутренний диаметр трубы составлял 83 мм, а длина ее – 2510 мм, вместе с демпферной емкостью ДЕ, представляющей собой продолжение детонационной камеры сгорания. С помощью крепежных фланцев к ДКС крепился инжекторный блок ИБ (рис.7), способный принимать различное положение вдоль трубы относительно системы инициирования – искрового разрядника. Реагенты поступали из буферных емкостей БЕ, а подача топлива отсекалась с помощью электро-пневмоклапанов ЭПК, время срабатывания которых составляло две миллисекунды (рис.8). В процессе инжекции давление в буферных емкостях практически не менялось. Для этой цели объем буферных емкостей был увеличен примерно в 8 раз и составил 40 л. Так как подвижность водорода выше, чем воздуха, из-за его малого молярного веса, то для синхронного заполнения рабочей камеры компонентами детонационноспособной смеси необходимо было несколько задерживать поступление водорода относительно воздуха. Время такой задержки на открытие ЭПК легко может быть определено. Для этой цели стоит рассмотреть открытие клапанов как разрыв диафрагмы. Дальнейшее течение газа по подводящим трубкам стоит рассмотреть как движение газа за фронтом ударной волны. Для введения времени задержки используется линия временной задержки, позволяющая сдвинуть фазу сигнала на открытие водородного ЭПК относительно открытия воздушного ЭПК на 4 мс. Время открытия клапанов регулируется с помощью блока задержки.

Поджиг горючей смеси производился с помощью искрового разряда, создаваемого искровым разрядником ИР (рис.9). ИР располагался на расстоянии 150 мм от инжекторного блока. Разряд на ИР происходил через определенное время после подачи реагентов в камеру сгорания. Это время составляло от 20 до 90 мс и регулировалось с помощью задержки, так же, как и сигнал, задерживающий подачу водорода относительно подачи воздуха.

Для очистки рабочей камеры использовался форвакуумный насос ВН производительностью 3 л./c. В промежутках между экспериментами камера не осушалась полностью и не прочищалась, так что работы производились в горючей смеси, содержащей некоторое постоянное количество паров воды.

Конструкция инжекторного блока со сменными инжекторами позволяла производить исследования с различными типами инжекторов.

Средствами диагностики служили пьезодатчики PCB-112B10 и PCB-113B34, расположенные вдоль трубы на одинаковом расстоянии друг от друга (четыре сечения). В одном сечении с ними располагались фотодиоды ФД. ДД и ФД позволяли определить время прихода ударной волны и фронта пламени с погрешностью меньшей одной мкс. Сигналы записывались на два четырехлучевых цифровых запоминающих осциллографа Tektronix 3014B (частота канала – 100МГц ), образуя, таким образом, систему сбора данных ССД. Заключение по поводу фиксирования датчиками детонационной волны делалось на том основании, что фронт пламени регистрировался фотодатчиком одновременно с ударной волной, регистрируемой пьезодатчиком (в пределах разрешающей способности измерительных приборов).