РАЗГОННОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2000 года по МПК F41F1/00 

Изобретение относится к пиромеханическим устройствам. Преимущественная область применения - испытательные установки для исследования чувствительности материалов и конструкций к воздействию инерционных перегрузок.

Для моделирования импульса перегрузки, например, трапецеидальной формы, известно простейшее нагружающее устройство, состоящее из последовательно расположенных слоя взрывчатого вещества (ВВ), пластины-ударника и упругопластического демпфера, установленных на поверхности объекта испытаний (ОИ) (см. "Физика горения и взрыва", 1980 г., том 16, N 6, стр. 111). При подрыве заряда ВВ пластина-ударник практически мгновенно разгоняется до определенной скорости, сжимает демпфер, вследствие чего разгоняется ОИ с заданным уровнем перегрузки. При выравнивании скоростей ударника и ОИ нагружение заканчивается, и вся разогнанная система плавно тормозится.

Недостатком такого нагружающего устройства является возможность увеличения длительности нагружающего импульса только за счет роста длины демпфера и массы пластины-ударника. В обоих случаях это приводит к увеличению необходимой массы ВВ, что значительно усложняет испытания в лабораторных условиях, т.к. требуется локализация продуктов взрыва с помощью специальных камер (см. там же).

Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является испытательная установка (ИУ), содержащая нагружающее устройство на основе заряда взрывчатого вещества (ВВ) и объект испытания (ОИ), помещенные в стволе с одним закрытым торцем (см. "Проблемы прочности", 1982 г., N 2, стр. 97). В этом случае при подрыве заряда ВВ начальный пик давления "срезается" демпфером при распространении по нему ударной волны, и движущиеся совместно нагружающее устройство и ОИ разгоняются в основном за счет действия на пластину-ударник остаточного давления продуктов взрыва.

Недостатками такой испытательной установки являются наличие выхлопа продуктов детонации после выхода ОИ за дульный срез установки и ограничение калибром ствола ИУ поперечных размеров ОИ. Кроме того, увеличение на данной установке длительности нагружающего импульса также требует увеличения длины демпфера и массы пластины-ударника.

Решаемой технической задачей является обеспечение требуемых формы, амплитуды и длительности импульса перегрузки ОИ, а также исключение выхлопа продуктов горения заряда. Технический результат: возможность исследования чувствительности ОИ произвольной формы и размеров к нагружению инерционными перегрузками при отсутствии воздействия на него и лабораторное оборудование выхлопа продуктов горения заряда.

Технический результат достигается за счет использования разгонного устройства, содержащего ствол с закрытым торцем, помещенный в ствол метательный заряд с инициирующим его устройством, в стволе которого, согласно изобретению установлено телескопически соединенное с ним подвижное звено с полостью. В полости размещены дополнительный метательный заряд и шток, установленный на глубину, меньшую расчетного рабочего хода подвижного звена, со средством инициирования и обтюрирующей обкладкой. Подвижное звено снабжено ограничителем перемещения и установлено с возможностью продольного перемещения относительно ствола и штока, который в свою очередь неподвижно закреплен на закрытом торце ствола.

Сопоставительный анализ предлагаемого решения и прототипа показывает, что заявляемое разгонное устройство отличается совокупностью новых конструктивных признаков:
подвижное звено установлено с возможностью продольного перемещения относительно ствола и штока;
ствол и подвижное звено телескопически соединены, причем подвижное звено снабжено ограничителем перемещения;
на закрытом торце ствола закреплен шток, внутри которого помещено инициирующее устройство, а на его наружной поверхности установлена обтюрирующая обкладка;
подвижное звено выполнено с полостью, в которой размещены дополнительный метательный заряд и шток, при этом глубина внедрения штока в полость подвижного звена меньше расчетного рабочего хода подвижного звена.

Выполнение звена с возможностью продольного перемещения относительно ствола служит для разгона и нагружения ОИ.

Телескопическое соединение ствола и подвижного звена обеспечивает уменьшение габаритов разгонного устройства в исходном состоянии, а наличие у подвижного звена ограничителя перемещения позволяет ему при завершении рабочего хода останавливаться в этом положении и, тем самым, исключать выхлоп продуктов горения заряда из внутренней полости разгонного устройства в атмосферу.

Закрепление штока на закрытом торце ствола исключает их взаимное перемещение. Конструктивное разделение метательного заряда и инициирующего его устройства путем размещения последнего внутри штока повышает безопасность работы с разгонным устройством, а наличие на наружной поверхности штока обтюрирующей обкладки исключает переток продуктов горения основного метательного заряда в полость подвижного звена и не допускает воспламенение дополнительного метательного заряда в ней до выхода штока из полости.

Выполнение подвижного звена с полостью, в которой размещены дополнительный метательный заряд и шток, при глубине внедрения штока в полость подвижного звена меньшей, чем расчетная величина рабочего хода подвижного звена, позволяет управлять формой, амплитудой и длительностью нагружающего ОИ импульса инерционной перегрузки за счет изменения массы дополнительного метательного заряда и глубины начального внедрения штока в полость, определяющей перемещение подвижного звена на момент воспламенения дополнительного заряда.

На фиг. 1 показан пример выполнения заявляемого разгонного устройства, где:
1 - ствол с закрытым торцем;
2 - подвижное звено с полостью;
3 - объект испытания (ОИ);
4 - основной метательный заряд;
5 - инициирующее устройство;
6 - шток;
7 - обтюрирующая обкладка;
8 - дополнительный метательный заряд;
9 - демпфер;
10 - ограничитель продольного перемещения.

Предлагаемое разгонное устройство работает следующим образом (см. фиг. 1, 2 и 3).

При воздействии механического или электрического импульса на инициирующее устройство 5, последнее, срабатывая, формирует форс пламени и зажигает основной метательный заряд 4. Продукты горения заряда совершают работу по перемещению подвижного звена 2 и установленного на нем снаружи объекта испытания 3. При перемещении подвижного звена 2, большем, чем начальная глубина внедрения штока 6 в его полость, продукты горения основного метательного заряда 4 перетекают в полость подвижного звена 2 и воспламеняют дополнительный метательный заряд 8, который сгорает и обеспечивает дополнительный подвод энергии в рабочий объем разгонного устройства. При выборе подвижным звеном 2 допустимого перемещения оно через демпфер 9 взаимодействует ограничителем продольного перемещения 10 со стволом 1 и гасит скорость до полной остановки. Продукты горения основного 4 и дополнительного 8 метательных зарядов остаются внутри разгонного устройства. В процессе торможения подвижного звена 2 от него отделяется объект испытания 3, который затем плавно тормозится.

Изобретение относится к пиромеханическим устройствам и предназначено для использования, преимущественно, в установках для исследования чувствительности материалов и конструкций к воздействию инерционных перегрузок. Разгонное устройство содержит ствол с закрытым торцем, в котором размещен метательный заряд со средством его инициирования. В стволе также установлены подвижное телескопическое звено, в полости которого размещен дополнительный метательный заряд и шток со средством инициирования и обтюрирующей прокладкой. При этом шток закреплен на закрытом торце ствола и установлен на глубину, меньшую рабочего хода подвижного звена, а подвижное звено установлено с возможностью продольного перемещения относительно ствола и штока и снабжено ограничителем перемещения. Изобретение обеспечивает исследование чувствительности объектов произвольной формы и размеров к воздействию инерционных перегрузок и исключает выхлоп продуктов горения заряда. 3 ил.

Разгонное устройство, содержащее ствол с закрытым торцем, помещенный в ствол метательный заряд со средством его инициирования, отличающееся тем, что в стволе установлено телескопически соединенное с ним подвижное звено с полостью, в которой размещены дополнительный метательный заряд и установленный на глубину, меньшую расчетного рабочего хода подвижного звена, шток со средством инициирования и обтюрирующей обкладкой, при этом подвижное звено снабжено ограничителем перемещения и установлено с возможностью продольного перемещения относительно ствола и штока, который, в свою очередь, неподвижно закреплен на закрытом торце ствола.