УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРУЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ ВОЗДУШНОЙ УДАРНОЙ ВОЛНОЙ Российский патент 2003 года по МПК G01M9/00 G01M7/08 

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытаний, например, приборов на воздействия воздушных ударных волн (ВУВ), реализуемых на различных расстояниях при мощных взрывах.

Известно устройство для ударных испытаний, содержащее ствол с открытым и закрытым торцами, с установленным в нем поршнем, служащим для крепления объекта испытаний (ОИ), привод для разгона поршня, источник ударной волны, выполненный в виде камеры высокого давления, и средство формирования ударного импульса в виде выполненной по всей длине ствола системы отверстий, в части которых установлены заглушки, а в других - дроссели (см. а.с. СССР 977978, МПК 3 G 01 M 7/00, опубл. 30.11.82, Бюл.44).

Данное устройство для ударных испытаний воспроизводит только действие инерционных перегрузок на объект испытаний.

Недостатком его является то, что оно не может воспроизводить реальное действие давлений на внешнюю поверхность ОИ, которое имеет место при воздействии ВУВ.

Известно устройство для нагружения объектов воздушной ударной волной, содержащее ударную трубу (УТ) с открытым и закрытым торцами для размещения объекта испытаний, источник ударной волны, выполненный в виде детонационной камеры с зарядом взрывчатого вещества, заглушку для создания заданного затухания давления внутри УТ, состоящую из нескольких экранов, экраны которой выполнены в виде гибких элементов, закрепленных вертикально и горизонтально на открытом торце ударной трубы (см. патент США 3495455, МПК G 01 M 9/00, опубл. 17.02.70).

Данное устройство выбрано в качестве прототипа.

Недостатком данного устройства является то, что при реализации ВУВ, особенно с амплитудой в диапазоне ~0,1 МПа, ОИ подвергается многократному нагружению, уровень которого незначительно отличается от основного. Это происходит за счет неоднократного (до 10 раз) процесса возникновения в УТ волн разрежения и ВУВ после выхода из УТ первой ВУВ. Это приводит к отличию фактического режима нагружения ОИ от натурного.

Задачей предлагаемого решения является создание устройства, позволяющего уменьшить повторное воздействие ВУВ на ОИ при испытаниях в ударных трубах.

Технический результат: обеспечение испытаний объектов на непосредственное воздействие ВУВ с параметрами, близкими реализуемым на различных расстояниях от мощного взрыва.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для нагружения объектов воздушной ударной волной, содержащем ударную трубу с открытым и закрытым торцами для размещения объекта испытаний, источник ударной волны, экран для гашения ударных волн, выполненный в виде гибких элементов, закрепленных вертикально и горизонтально на открытом торце ударной трубы, экран для гашения ударных волн дополнительно содержит заслонки, выполненные в виде перекрывающих поперечное сечение ударной трубы прямоугольных листов, закрепленных на гибких горизонтальных элементах с возможностью поворота относительно них снаружи ударной трубы, причем каждая верхняя заслонка перекрывает часть поверхности следующей нижней заслонки, а внизу каждой заслонки выполнен утяжеляющий ее продольный элемент.

На одном уровне с горизонтальным гибким элементами могут быть закреплены вдоль оси ударной трубы по два кронштейна со сквозными пазами, выполненными на незакрепленных концах кронштейнов для размещения в них концов утяжеляющих заслонки продольных элементов, причем длина верхней поверхности кронштейна больше высоты заслонки, а длина нижней поверхности кронштейна меньше высоты заслонки.

На заданном расстоянии от открытого торца ударной трубы по ходу воздушной ударной волны может быть установлен парус, соединенный стропами через проушины, попарно расположенные на уровне или ниже горизонтальных не закрепленных кромок заслонок, с концами утяжеляющих заслонки продольных элементов.

От прототипа заявляемое устройство для нагружения объектов воздушной ударной волной отличается тем, что экран для гашения ударных волн дополнительно содержит заслонки, выполненные в виде перекрывающих поперечное сечение ударной трубы прямоугольных листов, закрепленных на горизонтальных гибких элементах с возможностью поворота относительно них снаружи ударной трубы, причем каждая верхняя заслонка перекрывает часть поверхности следующей нижней заслонки, а внизу каждой заслонки выполнен утяжеляющий ее продольный элемент.

На одном уровне с горизонтальным гибким элементами могут быть закреплены вдоль оси ударной трубы по два кронштейна со сквозными пазами, выполненными на незакрепленных концах кронштейнов для установки в них концов утяжеляющих заслонки продольных элементов, причем длина верхней поверхности кронштейна больше высоты заслонки, а длина нижней поверхности кронштейна меньше высоты заслонки.

На заданном расстоянии от открытого торца ударной трубы по ходу воздушной ударной волны может быть установлен парус, соединенный стропами через проушины, попарно расположенные на уровне или ниже не закрепленных кромок заслонок, с концами утяжеляющих заслонки продольных элементов.

Снабжение в устройстве для нагружения объектов воздушной ударной волной, содержащем ударную трубу с открытым и закрытым торцами для размещения объекта испытаний, источник ударной волны, экран для гашения ударных волн, выполненный в виде гибких элементов, закрепленных вертикально и горизонтально на открытом торце ударной трубы, экрана для гашения ударных волн дополнительно заслонками, выполненными в виде перекрывающих поперечное сечение ударной трубы прямоугольных листов, закрепленных на гибких горизонтальных элементах с возможностью поворота относительно них снаружи ударной трубы, причем каждая верхняя заслонка перекрывает часть поверхности следующей нижней заслонки, а внизу каждой заслонки выполнен утяжеляющий ее продольный элемент, существенно снижает действие повторных ВУВ и, соответственно, приближает условия нагружения ОИ к натурным.

Закрепление на одном уровне с каждым горизонтальным гибким элементами вдоль оси ударной трубы по два кронштейна со сквозными пазами, выполненными на незакрепленных концах кронштейнов для размещения в них концов утяжеляющих заслонки продольных элементов, выполнение длины верхней поверхности кронштейна больше высоты заслонки, а длины нижней поверхности кронштейна меньше высоты заслонки позволяет предварительно разместить заслонки параллельно потоку ВУВ, что практически исключает отражение ВУВ от заслонок и, соответственно, способствует приближению условий нагружения ОИ к натурным.

Установка на заданном расстоянии от открытого торца ударной трубы по ходу воздушной ударной волны паруса, соединенного стропами через проушины, попарно расположенные на уровне или ниже незакрепленных кромок заслонок, с концами утяжеляющих заслонки продольных элементов, позволяет ускорить темп перекрытия открытого торца УТ заслонками после выхода ВУВ и, за счет этого, снизить скорость проникновения воздуха в УТ и исключить повторное формирование ВУВ, что также способствует приближению условий нагружения ОИ к натурным.

Изобретение поясняется чертежами:
- на фиг.1 представлен общий вид устройства для нагружения объектов воздушной ударной волной;
- на фиг.2 представлено поперечное сечение устройства для нагружения объектов воздушной ударной волной;
- на фиг.3 представлен вид сбоку устройства для нагружения объектов воздушной ударной волной;
- на фиг. 4 представлено поперечное сечение экрана для гашения ударных волн;
- на фиг. 5 представлен элемент поперечного сечения экрана для гашения ударных волн;
- на фиг.6 представлен общий вид размещения экрана для гашения ударных волн и паруса;
- на фиг. 7 представлен элемент поперечного сечения экрана для гашения ударных волн перед опытом;
- на фиг.8 представлен элемент поперечного сечения паруса.

Устройство для нагружения объектов воздушной ударной волной содержит ударную трубу 1 с закрытым 2 и открытым 3 торцами. В ударной трубе 1 размещены экран 4 для гашения ударных волн, объект испытаний 5 и источник ударной волны 6, выполненный в данном примере выполнения в виде детонирующего заряда ВВ. На открытом торце 3 ударной трубы 1 установлен экран 4 для гашения ударных волн, выполненный в виде гибких элементов 7 и 8, например капроновых канатов, закрепленных вертикально и горизонтально. Экран для гашения ударных волн 4 содержит заслонки 9, выполненные в виде перекрывающих поперечное сечение ударной трубы прямоугольных листов, выполненных, например, из брезента, закрепленных на гибких горизонтальных элементах 8 с возможностью поворота относительно них снаружи ударной трубы. Каждая верхняя заслонка перекрывает часть поверхности следующей нижней заслонки. Внизу каждой заслонки установлен утяжеляющий ее продольный элемент 10, выполненный, например, из металлического прутка.

На одном уровне с каждым горизонтальным гибким элементом 8 вдоль оси ударной трубы к торцу могут быть закреплены по два кронштейна 11 со сквозными пазами Ж, выполненными на незакрепленных концах кронштейнов, причем длина верхней поверхности кронштейна больше высоты заслонки 9, а длина нижней поверхности кронштейна меньше высоты заслонки. В пазах Ж размещены концы утяжеляющих заслонки продольных элементов 10, при этом заслонки 9 принимают примерно горизонтальное положение.

На заданном расстоянии от открытого торца ударной трубы 1 по ходу воздушной ударной волны на арке 12 может быть установлен парус 13, соединенный стропами 14 через проушины 15, попарно расположенные на уровне или ниже горизонтальных кромок заслонок 9, с концами утяжеляющих заслонки продольных элементов 10.

Работает стенд в следующем порядке.

После срабатывания ВВ 6 во взрывной камере формируется воздушная ударная волна, которая проходит по волноводу УТ 1 и обычным порядком нагружает размещенный в УТ объект 5. Далее воздушная ударная волна с незначительным отражением проходит через экран 4, так как легкие заслонки 9 быстро вращаются под действием ВУВ относительно гибких элементов 8, занимая горизонтальное положение и открывая свободный проход ВУВ.

Далее под действием волны разрежения и утяжеляющих заслонки продольных элементов 10 заслонки 9 поворачиваются относительно гибких горизонтальных элементов 8 в вертикальное положение и перекрывают поперечное сечение УТ и гасят процесс волнообразования в УТ. Гибкие вертикальные элементы 7 при этом воспринимают нагрузку от заслонок 9. Подбором их количества обеспечивается прочность устройства при малом весе заслонок.

В случае, когда в пазах Ж кронштейнов 11 размещены концы утяжеляющих заслонки продольных элементов 10 и заслонки 9 при этом принимают примерно горизонтальное положение, воздушная ударная волна практически без отражений проходит через экран 4. Концы заслонок 9 под действием ВУВ перемещаются вдоль пазов Ж кронштейнов 11 по ходу ВУВ до выхода концов утяжеляющих заслонки продольных элементов 10 из пазов. Далее устройство работает аналогично основному исполнению.

Быстродействию закрытия заслонок 9 способствует также парус 13, который, перемещаясь под действием ВУВ через стропы 14 и проушины 15, увеличивает темп закрытия заслонок 9. Выполнение длины верхней полки кронштейнов 11 большей высоты заслонки 9 исключает нерасчетное движение заслонок вверх.

Таким образом, предложенное устройство позволяет интенсивно погасить волновые процессы в УТ после воздействия первой ВУВ на ОИ и, за счет этого, существенно приблизить условия нагружения к натурным.

Использование: для испытаний, например, приборов на воздействия воздушных ударных волн (ВУВ), реализуемых на различных расстояниях при мощных взрывах. Устройство содержит ударную трубу с открытым и закрытым торцами для размещения объекта испытаний, источник ударной волны, экран для гашения ударных волн, выполненный в виде гибких элементов, закрепленных вертикально и горизонтально на открытом торце ударной трубы. Экран для гашения ударных волн дополнительно содержит заслонки, выполненные в виде перекрывающих поперечное сечение ударной трубы прямоугольных листов, закрепленных на гибких горизонтальных элементах с возможностью поворота относительно них снаружи ударной трубы. Каждая верхняя заслонка перекрывает часть поверхности следующей нижней заслонки, а внизу каждой заслонки выполнен утяжеляющий ее продольный элемент. На заданном расстоянии от открытого торца ударной трубы по ходу воздушной ударной волны может быть установлен парус, соединенный стропами через проушины, попарно расположенные на уровне или ниже незакрепленных кромок заслонок, с концами утяжеляющих заслонки продольных элементов. Технический результат: обеспечение испытаний объектов на непосредственное воздействие ВУВ с параметрами, близкими реализуемым на различных расстояниях от мощного взрыва. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Устройство для нагружения объектов воздушной ударной волной, содержащее ударную трубу с открытым и закрытым торцами для размещения объекта испытаний, источник ударной волны, экран для гашения ударных волн, выполненный в виде гибких элементов, закрепленных вертикально и горизонтально на открытом торце ударной трубы, отличающееся тем, что экран для гашения ударных волн дополнительно содержит заслонки, выполненные в виде перекрывающих поперечное сечение ударной трубы прямоугольных листов, закрепленных на горизонтальных гибких элементах с возможностью поворота относительно них, причем каждая верхняя заслонка перекрывает часть поверхности следующей нижней заслонки, а внизу каждой заслонки выполнен утяжеляющий ее продольный элемент.2. Устройство для нагружения объектов воздушной ударной волной по п.1, отличающееся тем, что заслонки выполнены из брезента, на одном уровне с гибкими горизонтальными элементами закреплены вдоль оси ударной трубы по два кронштейна со сквозными пазами, выполненными на незакрепленных концах кронштейнов, для размещения в них концов утяжеляющих заслонки продольных элементов, причем длина верхней поверхности кронштейна больше высоты заслонки, длина нижней поверхности кронштейна меньше высоты заслонки.3. Устройство для нагружения объектов воздушной ударной волной по пп.1 и 2, отличающееся тем, что на заданном расстоянии от открытого торца ударной трубы по ходу воздушной ударной волны установлен парус, соединенный стропами через проушины, попарно расположенные на уровне или ниже горизонтальных незакрепленных кромок заслонок, с концами утяжеляющих заслонки продольных элементов.