СТЕНД ДЛЯ УДАРНЫХ ИСПЫТАНИЙ Российский патент 2006 года по МПК G01M7/08 

Данное изобретение относится к оборудованию для испытаний на ударные воздействия и может быть использовано при испытаниях на высокоинтенсивные ударные воздействия различных приборов и оборудования. Известно достаточно много различных стендов для испытаний на ударные воздействия. Испытания проводятся с помощью вибрационных электродинамических стендов, стендов с падающими столами и т.д. (Вибрации в технике: Справочник в 6 томах. М.: Машиностроение, т.5, Измерения и испытания под ред. М.Д.Генкина, 1981 г., стр.476-477). Существует, в тоже время большой класс устройств, применяющих для создания ударного воздействия высокой интенсивности метаемый снаряд (это легкогазовые пушки, взрывное метание и т.д.).

Наиболее близким устройством, обеспечивающим проведение ударных испытаний, является "Способ испытаний на ударные воздействия и устройство для его реализации" пат. РФ № 2244909 (прототип). Стенд для испытаний на ударные воздействия состоит из устройства для ударного нагружения, двух волноводов и устанавливаемого между ними объекта испытаний. Источником ударного воздействия является разделяющееся пироустройство, закрытое защитным кожухом. Между баллистическим маятником и волноводом установлен набор вкладышей с различной акустической податливостью, выполненных в виде стаканов на ножке с резьбой, а последний вкладыш из этого набора имеет специальное гнездо для установки пироустройства.

При проведении ударных испытаний с применением стандартных пиротехнических узлов одной из проблем, остающихся после сформирования требуемого воздействия, является наличие вторичных (паразитных) импульсов, передающихся на объект испытаний. В стенде, принятом в качестве прототипа, ударный импульс от пиротехнического устройства, переданный в волновод через набор вкладышей, через время t=2L/c начинает повторное воздействие на объект испытаний. Так как демпфирование в волноводах незначительное, то величина повторного ударного воздействия остается существенной. Исключить такой эффект в данном стенде без его модернизации не представляется возможным.

Целью настоящего изобретения является исключение описанных выше недостатков.

Эта цель достигается тем, что набор вкладышей включает хотя бы один вкладыш из материала, прочность которого на сжатие больше, чем на растяжение, а площадь поперечного сечения вкладыша выбирают по формуле

где σ=P/F - напряжения во вкладышах;

σ_p - допустимые напряжения на растяжение;

σ_c - допустимые напряжения на сжатие;

Р - сила, действующая на набор вкладышей со стороны пироустройства;

F - площадь сечения вкладыша.

При этом вкладыш из материала, прочность которого на сжатие больше, чем на растяжение устанавливается первым со стороны волновода.

Суть предлагаемого решения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан стенд для испытаний на ударные воздействия, который состоит из устройства для ударного нагружения 1, двух волноводов 2. Источником ударного воздействия является разделяющееся пироустройство 1. Между источником ударного воздействия 1 и волноводом 2 установлен набор вкладышей 3 с различной акустической податливостью, выполненных в виде стаканов на ножке с резьбой.

На фиг.2 более подробно изображен набор вкладышей. Один из вкладышей, например первый 4, выполнен из материала, прочность которого на сжатие больше, чем на растяжение (например, пластинчатый текстолит).

На фиг.3 показана схема распространения волны деформации.

При подрыве пиротехнического устройства 1 через набор вкладышей 3 в волновод 2 передается волна 5 сжатия, которая распространяется по волноводу и нагружает объект испытаний. При этом отраженная волна растяжения 6 от объекта испытаний движется обратно в волновод, дойдя до торца волновода с набором вкладышей, вновь направится в сторону объекта испытаний, вследствие чего произойдет его повторное нагружение. Очевидно, что при необходимости однократного нагружения нужно такой эффект исключать. Это можно сделать, если в наборе вкладышей 3 предусмотреть хотя бы один, например, первый вкладыш 4 со стороны волновода, прочность которого на сжатие существенно больше, чем на растяжение. Тогда набор вкладышей 3 пропустит в волновод необходимую сформированную волну 5, а при ее возвращении к торцу волновода и превращении ее в волну растяжения 6 произойдет разрушения набора вкладышей, так как возникшие напряжения во вкладыше превысят предел прочности материала, и волна будет "заперта" в отделившемся наборе вкладышей. Если известна амплитуда силы ударного воздействия, а также материалы вкладышей, то подбор необходимого сечения разрушаемого вкладыша не представляет сложности. Сечение выбирается из условия σ=Р/F,

где σ - напряжения во вкладышах, σ_p - допустимые напряжения на растяжение, σ_c - допустимые напряжения на сжатие, Р - сила, действующая на набор вкладышей от пироустройства, F - площадь поперечного сечения вкладышей.

Основой расчета параметров волн деформаций может, например, служить широко известный метод кусочных волн. Согласно этому методу прежде всего рассчитываются параметры кусочных волн деформаций, возникающих при прохождении волны через границу сред. Далее производится суммирование всех кусочных волн, проходящих через границу сред. Такой подход позволяет рассчитать необходимые параметры разрушаемого вкладыша и его место в наборе. Очевидно, что наиболее удобным местом установки такого вкладыша является первый слой в стыке волновод/набор вкладышей, позволяющий сразу отсечь возвращение волн деформации в волновод.

Пример практического применения.

На фиг.1 показан стенд для проведения ударных испытаний. Установка (стенд СПИ 6.3480-0), состоит из двух тонкостенных волноводов 2, пиротехнического устройства 1. Волноводы (трубы) имеют диаметр 90 мм, толщину стенок 5 мм и длину 4000 мм. На расстоянии 1500 мм и 2500 мм от торцов на трубах устанавливаются кольца (масса колец 1,384 кг). Набор дополнительных вкладышей (фиг.2) выполнен в виде многослойного стержня из пяти вкладышей по схеме "текстолит - алюминий - сталь - алюминий - текстолит" с расположенными между слоями прокладками из фторопласта. Вкладыш со стороны волновода был выполнен из листового текстолита. Прочность этого материала на сжатие примерно в два раза выше, чем на растяжение. Источником ударного воздействия был разрывной болт 8×54. После подрыва болта и передачи ударного воздействия в волновод при походе отраженной волны произошло разрушение текстолитового вкладыша и дальнейшая передача ударного воздействия в волновод прекратилась. Из известных авторам источников информации и патентных материалов не известна совокупность признаков, сходных с совокупностью признаков заявленных объектов.

Предлагаемое изобретение относится к области испытаний на ударные воздействия и может быть использовано в первую очередь при проведении испытаний на высокоинтенсивные ударные воздействия различных приборов и устройств. Техническим результатом является исключение вторичных импульсов, передающихся на объект испытаний. Стенд для ударных испытаний состоит из волноводов, источника ударных воздействий и набора вкладышей с различной акустической податливостью. Набор вкладышей устанавливается между источником ударного воздействия и волноводом. В набор вкладышей входит хотя бы один вкладыш из материала, прочность которого на сжатие больше, чем на растяжение, а площадь поперечного сечения вкладыша выбирают по формуле где: σ=P/F - напряжения во вкладышах; σ_p - допустимые напряжения на растяжение; σ_c - допустимые напряжения на сжатие; Р - сила, действующая на набор вкладышей со стороны пироустройства; F - площадь сечения вкладыша. При этом вкладыш из материала, прочность которого на сжатие больше, чем на растяжение, устанавливается первым со стороны волновода. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Стенд для ударных испытаний, состоящий из волноводов, источника ударных воздействий и набора вкладышей с различной акустической податливостью, устанавливаемого между источником ударного воздействия и волноводом, отличающийся тем, что в набор вкладышей входит хотя бы один вкладыш из материала, прочность которого на сжатие больше чем на растяжение, а площадь поперечного сечения вкладыша выбирают по формуле

где:

σ=P/F - напряжения во вкладышах;

σ_p - допустимые напряжения на растяжение;

σ_c - допустимые напряжения на сжатие;

Р - сила, действующая на набор вкладышей со стороны пироустройства;

F - площадь сечения вкладыша.