Pirotechniczny generator gazów o niskiej temperaturze

W pracy przedstawiono konstrukcję i zasadę działania dwukomorowego, pirotechnicznego generatora gazów o względnie niskiej temperaturze przeznaczonego do szybkiego rozwijania indywidualnych zestawów ratownictwa wodnego. Generator wykorzystuje zjawisko nadadiabatycznego spalania porowatego ładunku pirotechnicznego, wymuszonego i podtrzymywanego ciepłem przekazywanym od strumienia gazowych produktów spalania przemieszczających się w kierunku propagacji fali spalania. Wymiana ciepła pomiedzy uwolnionymi już gazowymi produktami spalania i wyjściowa mieszaniną umożliwia stacjonarny proces spalania nawet niskokalorycznych kompozycji, ponieważ w ten sposób wzrasta ilość energii zużywanej do podtrzymiania procesu, a jej straty do otoczenia są minimalne. Ostatecznie większość energii cieplnej wydzielającej się w procesie pozostaje w skondensowanych produktach spalania i dzięki temu produkty gazowe mogą mieć pożądane niskie temperatury. Zbadano charakterystyki spalania różnych mieszanin pirotechnicznych, mogących stać się potencjalnym wypełnieniem takiego generatora. Adiabatyczne temperatury spalania i składy produktów spalania dla tych mieszanin określono metodami obliczeniowymi. Poprawność obliczeń weryfikowano przez pomiar ciepła reakcji i temperatury w fali spalania oraz w gazach opuszczających generator.

---

In the paper the construction and princyple of operation of a two-stage pyrotechnic gas generator with comparatively low temperature of the gaseous products released are presented. The generator is designed for fast inflation of life rafts. It exploits an over adiabatic combustion process of a granular pyrotechnic charge that is ignited and sustained by the heat flux from the gaseous products moving in the same direction as the combustion wave. The heat exchange between already liberated gaseous products and the initial mixture enables a stable propagation of combustion wave even in low energy mixtures because in this way the amount of energy maintaining their combustion is maximised but the energy losses to the surroundings are minimised. Finally a majority of the heat released in the combustion process remains in the condensed combustion products and thanks to this the gaseous products can have the desired low temperatures. The thermochemical characteristics of the combustion process of various pyrotechnic mixtures that could be potentially applied as a filling of the generator were determined. the adiabatic flame temperatures, the heats of reaction and the composition of the combustion products were calculated with the CHEETAH code. the correctness of the calculations was verified by comparison of the calculated values with measured heats of reaction and temperature profiles in combustion wave and in the gaseous combustion products leaving the generator.