MD924Z - Dispozitiv şi metodă de testare a compoziţiei pirotehnice antigrindină - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la domeniul analizei materialelor prin determinarea parametrilor lor fizici, şi anume la dispozitive şi metode de testare a aerosolului din compoziţii pirotehnice antigrindină.Dispozitivul şi metoda de testare a compoziţiei pirotehnice antigrindină includ o cameră noroasă (1) cu un termostat cu capac (3), amplasat pe fundul camerei (2), şi cu o fereastră optică tehnologică (4), dotată cu un termostat (5). Camera noroasă (1) este dotată cu o sursă de radiaţie laser (6) cu un modulator (7), precum şi cu un receptor al radiaţiei fasciculului laser (8), amplasat în cameră (1) şi dotat cu un termostabilizator (9), care este conectat la un volt-ampermetru (10), unit cu un sistem de prelucrare a datelor (11) pe bază de computer.

Description

Invenţia se referă la domeniul analizei materialelor prin determinarea parametrilor lor fizici, şi anume la dispozitive şi metode de testare a aerosolului din compoziţii pirotehnice antigrindină.

Este cunoscută o metodă de testare a compoziţiei pirotehnice antigrindină care constă în arderea în timpul t a masei compoziţiei m a unui generator antigrindină într-un flux de aer cu viteza F al unui tub aerodinamic, compoziţia arsă se diluează în aer şi formează un mediu de aerosol, apoi un volum de aerosol V se injectează într-o cameră noroasă cu suprafaţa fundului Ac, în care se formează ceaţa cu ajutorul unui sistem de producere a vaporilor de apă. La momentul dispariţiei ceţii se execută numărarea de cristale situate pe suprafaţa termostatului cu capac şi capturate în câmpul microscopului Av, iar în calitate de indice de estimare a compoziţiei se ia numărul de centre de nucleaţie E, calculat conform formulei [1].

Dezavantajele acestei metode constau în complexitatea calculării numărului de centre de nucleaţie, care include acţiuni treptate de scoatere a termostatului cu capac din camera noroasă, calculare a numărului de cristale sub microscop şi calcularea după formulă a numărului de centre de nucleaţie, în dispersia relativ mare a mediei aritmetice, în timpul limitat de executare a procedurii de numărare a cristalelor situate pe suprafaţa termostatului cu capac din cauza topirii lor şi în timpul considerabil de determinare a numărului de centre de nucleaţie.

Este cunoscută o instalaţie pentru testarea compoziţiilor pirotehnice antigrindină care conţine o boxă de aerosol, o cameră noroasă termostatică, aparataj de înregistrare şi un tunel aerodinamic amplasat în faţa boxei de aerosol. Tunelul aerodinamic cu o gură tehnologică pentru introducerea/scoaterea rachetei antigrindină este dotat cu un sistem pentru fixarea rachetei, cu un sistem de aprindere a compoziţiei pirotehnice a acesteia pentru obţinerea aerosolului, un ventilator de presiune înaltă, un sistem de spintecare şi amestecare a fluxului de aerosol şi un sistem de prelevare a probelor de aerosol. Sistemul de prelevare a probelor include o sondă amplasată în zona celei mai eficiente amestecări a aerosolului şi un sistem de conducte ce unesc tunelul aerodinamic cu boxa de aerosol [2].

Dezavantajul acestei camere noroase constă în monitorizarea vizuală a procesului de testare a compoziţiei pirotehnice, care nu permite de a determina cu precizie mare finalizarea procesului de nucleaţie a cristalelor de gheaţă.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenţia constă în simplificarea tehnicii de testare a compoziţiei pirotehnice, sporirea preciziei de testare, micşorarea timpului de testare şi construirea unui dispozitiv care să permită de a constata cu precizie mare finalizarea procesului de formare a cristalelor de gheaţă pe centre de nucleaţie.

Dispozitivul, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că include o cameră noroasă cu un termostat cu capac, amplasat pe fundul camerei, şi cu o fereastră optică tehnologică, care este dotată cu un termostat, totodată camera noroasă este dotată cu o sursă de radiaţie laser cu un modulator, amplasată cu posibilitatea pătrunderii fasciculului laser în interiorul camerei prin fereastra optică tehnologică, şi cu un receptor al radiaţiei fasciculului laser, amplasat în cameră şi dotat cu un termostabilizator, conectat la un volt-ampermetru, unit cu un sistem de prelucrare a datelor pe bază de computer.

Metoda, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că constă în arderea într-un timp prestabilit a unei compoziţii pirotehnice antigrindină a unui generator de aerosol într-un flux de aer al unui tub aerodinamic; amestecarea compoziţiei arse cu aer, formând un mediu de aerosol, după care un volum din aerosolul obţinut se injectează în camera noroasă, definită în revendicarea 1, în care se formează o ceaţă cu ajutorul unui sistem de producere a vaporilor de apă; după dispariţia ceţii se numără cristalele sedimentate de pe termostatul cu capac în câmpul vizual al microscopului şi se calculează centrele de nucleaţie, în care suplimentar se măsoară gradul de modificare a intensităţii unui fascicul laser în timp până la dispariţia ceţii cu ajutorul volt-ampermetrului şi se prelucrează datele cu un sistem de prelucrare a datelor pe bază de computer.

Rezultatul tehnic al invenţiei se datoreşte faptului că gradul de influenţă a compoziţiei pirotehnice asupra ceţii poate fi estimat prin timpul de dispariţie a ceţii cu ajutorul unui sistem optic. Acest fapt simplifică tehnica de testare a compoziţiei pirotehnice, micşorează timpul de testare a compoziţiei şi sporeşte precizia testării, care se efectuează prin integrarea numărului de cristale de gheaţă, care au traversat o unitate de suprafaţă iluminată de un sistem optic. De asemenea, la montarea sursei de radiaţie laser în afara camerei noroase ea nu influenţează asupra lucrului camerei, iar la încălzirea ferestrei optice tehnologice cu un termostabilizator se exclude condensarea aburilor pe suprafaţa ferestrei şi dispersarea fasciculului de radiaţie laser. Montarea în camera noroasă a unui receptor de radiaţie al fasciculului laser permite de a constata prezenţa ceţii, iar datorită termostabilizatorului se menţine în regim stabil lucrul lui. Conectarea receptorului cu un volt-ampermetru permite de a se măsura gradul de modificare a intensităţii fasciculului de radiaţie în timp, iar conectarea la volt-ampermetru a unui sistem de prelucrare a datelor permite de a se estima cantitativ şi calitativ timpul de viaţă a ceţii.

Invenţia se explică prin desenele din fig. 1 şi 2, care reprezintă:

– fig. 1, schema camerei noroase de testare a compoziţiei pirotehnice antigrindină, unde: 1 - camera noroasă, 2 - fundul camerei noroase, 3 - termostat cu capac, 4 - fereastră optică tehnologică, 5 - termostat de încălzire a ferestrei optice tehnologice, 6 - sursă de radiaţie laser, 7 - modulator de intensitate a fasciculului laser, 8 - receptor de radiaţie laser, 9 - termostabilizator al receptorului, 10 - volt-ampermetru, 11 - sistem de prelucrare a datelor cu calculator;

– fig. 2, estimarea grafică a timpului de viaţă a ceţii în camera noroasă, unde: Ir= I/I0 - intensitatea relativă a radiaţiei laser (I şi I0 - intensitate obţinută la receptor în prezenţa ceţii şi în lipsa ei, corespunzător) , T - timpul de evidenţă a măsurărilor, t1 - timpul de dispariţie a ceţii produse de aerosolul „ALAZANI-6”; t2 - timpul de dispariţie a ceţii produse de aerosolul „LOZA-2”; 1 - dependenţa intensităţii relative de timpul de dispariţie a ceţii produse de aerosolul „ALAZANI-6”; 2 - dependenţa intensităţii relative de timpul de dispariţie a ceţii produse de aerosolul „LOZA-2”.

Exemplu de realizare

Pentru testarea metodei revendicate se ia o cameră noroasă de tipul ILKA KTLK 1250 cu un volum interior de 1×106 cm3, cu posibilitatea reglării temperaturii de la 0°C până la -20°C şi cu posibilitatea obţinerii în interiorul camerei a unei umidităţi de circa 1,5÷2,0·10-6 g/cm3. În calitate de fereastră optică tehnologică şi termostat de încălzire este utilizată o sticlă acoperită cu material rezistiv electric, conectată la o sursă de alimentare electrică de tip B5-45A. În calitate de dispozitiv de radiaţie laser este utilizat aparatul MSL-III-532-100 mW cu modulator şi cu un receptor de tip Thorlabs PM100D, care s-a dotat cu un rezistor conectat la o sursă de alimentare electrică de tip B5-46. Colectarea automată a datelor de la receptor s-a executat cu ajutorul unui volt-ampermetru de tip Agilent 34410A. Datele obţinute s-au transmis la un sistem de recepţie şi de prelucrare, bazat pe un calculator.

Cu ajutorul dispozitivului şi metodei revendicate au fost testate generatoarele rachetelor antigrindină „ALAZANI-6” şi „LOZA-2”. Ca rezultat al arderii generatoarelor rachetelor antigrindină „ALAZANI-6” cu masa m=660 g şi „LOZA-2” cu masa m=400 g, în timpul t=27 s în tubul aerodinamic cu fluxul de aer F=2·106 cm3/s, al diluării unei probe de aerosol cu volumul V=2500 cm3 în camera noroasă, al estimării numărului de cristale în câmpul vizual al microscopului Av=0,0001 cm2 de pe suprafaţa termostatului cu capac, care se află la fundul camerei noroase cu suprafaţa Ac=8000 cm2, s-a calculat conform formulei numărul de centre de nucleaţie Nice. S-a constatat că numărul de centre de nucleaţie la generatorul rachetei „ALAZANI-6” este E=5·1012 g-1, iar la generatorul rachetei „LOZA-2” este E=2·1013 g-1.

La testarea compoziţiei pirotehnice după timpul de dispariţie a ceţii s-a constatat că la generatorul rachetei „LOZA-2” timpul de dispariţie a ceţii constituie 3 min, iar la generatorul rachetei „ALAZANI-6” - 6 min. Este evident că între numărul de centre de nucleaţie şi timpul de viaţă a ceţii există o corelaţie şi cu cât este mai mare numărul de centre de nucleaţie, cu atât este mai mic timpul de dispariţie a ceţii.

Astfel, compoziţia pirotehnică a generatorului rachetei „LOZA-2” poate forma de 4 ori mai multe centre de nucleaţie decât generatorul rachetei „ALAZANI-6”, iar timpul de viaţă a ceţii este de două ori mai mic, corespunzător.

Prin urmare, metoda şi dispozitivul revendicate permit de a simplifica tehnica de testare a compoziţiei pirotehnice, de a micşora timpul de testare şi de a spori precizia testării.

1. Feng Daxiong, Chen Ruzhen, Jiang Gengwang, Luo Binghe and Cui Yunshan. This study of high efficient AgI pyrotechnics and their nucleating properties, Acta Meteorologica Sinica, 1994, Vol. 8, No. 3, p. 329-336

2. MD 3898 B1 2009.05.31

Claims (2)

1. Dispozitiv de testare a compoziţiei pirotehnice antigrindină, care include o cameră noroasă (1) cu un termostat cu capac (3), amplasat pe fundul camerei (2), şi cu o fereastră optică tehnologică (4), caracterizat prin aceea că fereastra optică tehnologică (4) este dotată cu un termostat (5), totodată camera noroasă (1) este dotată cu o sursă de radiaţie laser (6) cu un modulator (7), amplasată cu posibilitatea pătrunderii fasciculului laser în interiorul camerei (1) prin fereastra optică tehnologică (4), şi cu un receptor al radiaţiei fasciculului laser (8), amplasat în cameră (1) şi dotat cu un termostabilizator (9), conectat la un volt-ampermetru (10), unit cu un sistem de prelucrare a datelor (11) pe bază de computer.

2. Metodă de testare a compoziţiei pirotehnice antigrindină, care constă în arderea într-un timp prestabilit a unei compoziţii pirotehnice antigrindină a unui generator de aerosol într-un flux de aer al unui tub aerodinamic; amestecarea compoziţiei arse cu aer, formând un mediu de aerosol, după care un volum din aerosolul obţinut se injectează în camera noroasă, definită în revendicarea 1, în care se formează o ceaţă cu ajutorul unui sistem de producere a vaporilor de apă; după dispariţia ceţii se numără cristalele sedimentate de pe termostatul cu capac în câmpul vizual al microscopului şi se calculează centrele de nucleaţie, caracterizată prin aceea că suplimentar se măsoară gradul de modificare a intensităţii unui fascicul laser în timp până la dispariţia ceţii cu ajutorul volt-ampermetrului şi se prelucrează datele cu un sistem de prelucrare a datelor pe bază de computer.