УДАРНЫЙ СТЕНД Российский патент 2011 года по МПК G01M7/08 

Описание патента на изобретение RU2438109C1

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытаний объектов на воздействие перегрузок.

Известен ряд взрывных ударных установок, основанных на использовании энергии взрыва взрывчатого вещества (ВВ), подрываемого в закрытом объеме взрывной камеры, состоящих из цилиндрической взрывной камеры с зарядом ВВ, с одной стороны которого установлена массивная заглушка, с другой - в разгонном отсеке объект испытаний (ОИ) с возможностью перемещения под действием давления продуктов взрыва и последующего торможения. Между взрывной камерой и разгонным отсеком установлен гаситель ударных волн (ГУВ), выполненный в виде перфорированного отверстиями диска.

Известен ударный стенд, выбранный в качестве прототипа, содержащий цилиндрическую взрывную камеру с установленным в нее зарядом ВВ, к которой прикреплены с одной стороны разгонный отсек, предназначенный для установки в него объекта испытания, а с другой - заглушка. Между взрывной камерой и разгонным отсеком соосно продольной оси стенда установлен ГУВ, выполненный в виде диска, перфорированного отверстиями, размещенными равномерно и концентрично относительно продольной оси стенда (см. Ботвинкин А.К., Родионов А.В., Хворостин В.Н. «Взрывные ударные установки для экспериментальной отработки ракетно-артиллерийского вооружения на воздействие интенсивных механических нагрузок» в журнале «Известия Российской академии ракетных и артиллерийских наук», Москва, 2006 г., Вып. №3(48), стр.14-18), а также С.А.Новиков и В.А.Петров, «Установки взрывного типа для механических испытаний материалов конструкций», (обзор), Москва, Государственный комитет по использованию атомной энергии, ЦНИИАТОМИНФОРМ, 1989 г., стр.20, рис.11).

Недостатком данных взрывных ударных установок является то, что перфорированным сквозными отверстиями диском невозможно обеспечить требуемые (с заданным темпом снижения перегрузки во времени с одновременным снижением интенсивности ударных волн) режимы нагружения ОИ. Экспериментально установлено, что ГУВ со сквозной перфорацией с суммарной площадью поперечного сечения отверстий, равной ≤10% площади поперечного сечения разгонного отсека, обеспечивает гашение образовавшихся при инициировании ВВ во взрывной камере ударных волн, но не обеспечивает требуемый переток газов (продуктов взрыва) в полость перед ОИ и соответственно требуемой зависимости перегрузки ОИ от времени (темп снижения перегрузки выше заданного). ГУВ со сквозной перфорацией с суммарной площадью поперечного сечения отверстий, равной ≥30% площади поперечного сечения разгонного отсека, обеспечивает необходимый переток газов, но не обеспечивает гашение ударных волн (на нагружаемой поверхности ОИ реализуются пики давлений, в 2-2,5 раза превышающие требуемое давление).

Задачей заявляемого изобретения является обеспечение заданного темпа перетока газов в полость перед ОИ с практически полным гашением ударных волн.

Технический результат - приближение условий испытаний к натурным.

Технический результат достигается тем, что в ударном стенде, содержащем цилиндрическую взрывную камеру с установленным в нее зарядом ВВ, к которой прикреплены с одной стороны разгонный отсек, предназначенный для установки в него объекта испытания, а с другой - заглушка, ГУВ, выполненный в виде диска, закрепленного между взрывной камерой и разгонным отсеком соосно продольной оси стенда и снабженного отверстиями диаметром D на его поверхности, обращенной к заряду ВВ, размещенными равномерно и концентрично относительно продольной оси стенда, в отличие от прототипа отверстия на поверхности ГУВ, обращенной к заряду ВВ, выполнены глухими, глубиной Н, соответствующей диапазону 2D≤H≤5D, при этом количество отверстий выбрано таким, чтобы суммарная площадь их поперечного сечения со стороны, обращенной к заряду ВВ, составляла 30-35% площади поперечного сечения разгонного отсека. На противоположной поверхности ГУВ концентрично относительно продольной оси стенда выполнены кольцевые проточки, пересекающие отверстия таким образом, что площадь сквозной перфорации ГУВ составляет 5-10% площади поперечного сечения разгонного отсека. Площадь пересечения каждого отверстия с проточкой равна или больше площади поперечного сечения отверстия, площадь сечения каждой проточки плоскостью, перпендикулярной продольной оси стенда, равна или больше суммарной площади поперечного сечения отверстий, выходящих на эту проточку, а участки проточек, расположенные между отверстиями и разгонным отсеком, выполнены расширяющимися в направлении разгонного отсека.

Выполнение в ударном стенде, содержащем цилиндрическую взрывную камеру с установленным в нее зарядом ВВ, к которой прикреплены с одной стороны разгонный отсек, предназначенный для установки в него объекта испытания, а с другой - заглушка, гаситель ударной волны, выполненный в виде диска, закрепленного между взрывной камерой и разгонным отсеком соосно продольной оси стенда и снабженного отверстиями диаметром D на его поверхности, обращенной к заряду ВВ, размещенными равномерно и концентрично относительно продольной оси стенда, отверстий на поверхности ГУВ, обращенной к заряду ВВ, глухими, глубиной Н, соответствующей диапазону 2D≤H≤5D, выбор количества отверстий из условия обеспечения равенства суммарной площади их поперечного сечения 30-35% площади поперечного сечения разгонного отсека; выполнение на противоположной поверхности ГУВ концентрично относительно продольной оси стенда кольцевых проточек, пересекающих отверстия таким образом, что площадь сквозной перфорации ГУВ составляет 5-10% площади поперечного сечения разгонного отсека, а площадь пересечения каждого отверстия с проточкой равна или больше площади поперечного сечения отверстия, при этом площадь сечения каждой проточки плоскостью, перпендикулярной продольной оси стенда, равна или больше суммарной площади поперечного сечения отверстий, выходящих на эту проточку, позволяет обеспечить требуемый переток газов через ГУВ, так как площадь поперечного сечения потока газов на всем пути их движения через ГУВ выполнена не ниже 30% от площади поперечного сечения разгонного отсека, и в то же время обеспечить гашение ударных волн, так как площадь сквозной перфорации ГУВ (на просвет) составляет не более 10% площади поперечного сечения разгонного отсека.

Выполнение участков проточек, расположенных между отверстиями и разгонным отсеком, расширяющимися в направлении разгонного отсека, способствует расширению газов при подходе к ОИ и соответственно выравниванию давления действующего на обращенную к ГУВ поверхность ОИ.

Выполнение отверстий глубиной Н, соответствующей диапазону 2D≤H≤5D, позволяет конструктивно обеспечить прочность ГУВ.

Изобретение поясняется чертежами:

- на фиг.1 изображен общий вид стенда;

- на фиг.2 изображен элемент продольного сечения ГУВ;

- на фиг.3 изображен элемент вида ГУВ со стороны заряда ВВ;

- на фиг.4 изображен элемент вида ГУВ со стороны разгонного отсека;

- на фиг.5 изображен увеличенный вид отверстия ГУВ со стороны заряда ВВ;

- на фиг.6 изображено продольное сечение отверстия ГУВ.

Ударный стенд содержит цилиндрическую взрывную камеру 1 с установленным в ней зарядом ВВ 2. С одной стороны взрывной камеры 1 прикреплен разгонный отсек 3 с установленным в нем с возможностью свободного перемещения ОИ 4, а с другой - заглушка 5. Между взрывной камерой 1 и разгонным отсеком 3 соосно продольной оси стенда закреплен ГУВ 6, выполненный в виде диска. На поверхности ГУВ 6 со стороны, обращенной к ВВ 2, равномерно и концентрично относительно продольной оси стенда выполнены глухие отверстия 7 диаметром D, глубиной Н, соответствующей диапазону 2D≤H≤5D. Количество отверстий выбрано из условия обеспечения суммарной площади их поперечного сечения со стороны, обращенной к заряду ВВ 2, равной 30-35% площади поперечного сечения разгонного отсека 3. На противоположной поверхности ГУВ 6 концентрично относительно продольной оси стенда выполнены кольцевые проточки 8, пересекающие отверстия таким образом, что площадь сквозной перфорации ГУВ (на просвет) составляет 5-10% площади поперечного сечения разгонного отсека 3, площадь пересечения каждого отверстия 7 с проточкой 8 (это сумма площадей S1+S2, см. фиг.5 и фиг.6) равна или больше площади поперечного сечения отверстия 7. При этом площадь сечения каждой проточки 8 плоскостью, перпендикулярной продольной оси стенда, равна или больше суммарной площади поперечного сечения отверстий 7, выходящих на эту проточку 8. Участки проточек 8, расположенные между отверстиями 7 и разгонным отсеком 3, выполнены расширяющимися в направлении разгонного отсека 3.

Работает ударный стенд в следующем порядке.

Во взрывной камере 1 инициируется заряд ВВ 2. Образовавшиеся газы (продукты взрыва) проходят через отверстия 7 и проточки 8 ГУВ 6 и действуют на объект испытаний 4. Под действием давления этих газов он движется с перегрузкой, изменяющейся во времени по заданному алгоритму. В первый момент времени газы напрямую проходят через отверстия 7 и проточки 8 по сквозной перфорации, составляющей 5-10% от площади поперечного сечения разгонного отсека 3, при этом гасятся пики ударных волн. Основной поток газов (~2/3 части всего потока) «ударяется» о дно отверстий 7, разворачивается в проточку 8, затем «ударяется» о стенку проточки 8, снова разворачивается и движется к ОИ 4. При этом ударные волны, прошедшие через ГУВ 6 в разгонный отсек 3, теряют свою интенсивность за счет потери потоком газов количества движения, обусловленного наличием препятствий и дифракции на границе отверстий 7 канала внутри ГУВ 6. Далее уже квазистационарный поток газов перетекает через ГУВ с не менее 30% перфорацией (-10% сквозной + ~20% лабиринтной) с требуемым темпом и обеспечивает заданный режим нагружения ОИ 4. Выполнение проточек расширяющимися к ОИ 4 после пересечения с торцом отверстий способствует расширению газов при подходе к ОИ 4 и соответственно выравниванию давления действующего на обращенную к ГУ В 6 поверхность ОИ 4.

После нагружения ОИ 4 выходит из разгонного ствола и тормозится тем или иным способом.

Таким образом, заявляемое изобретение позволяет практически погасить ударные волны в газах, действующих на ОИ, и обеспечить необходимый темп притока газов из взрывной камеры в пространство разгонной камеры, образующееся в процессе движения ОИ, тем самым приблизить процесс нагружения ОИ к натурному.

Похожие патенты RU2438109C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ГАЗОВОЙ ДЕТОНАЦИОННОЙ ШТАМПОВКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ 1994
  • Ольховский Ю.В.
  • Гладченко А.Л.
  • Чечеткин И.Н.
RU2080949C1
СТЕНД ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ 2009
  • Иванова Ольга Валентиновна
  • Краюхин Сергей Александрович
  • Лапичев Николай Викторович
  • Мартюшов Дмитрий Евгеньевич
  • Шляпников Георгий Петрович
RU2404417C1
Генератор ударных волн взрывного типа 2019
  • Боталов Дмитрий Яковлевич
  • Валько Виктор Васильевич
  • Мартынов Альберт Геннадиевич
  • Потапов Николай Александрович
  • Чепрунов Александр Александрович
RU2730909C1
ВЗРЫВНОЕ УСТРОЙСТВО 2011
  • Черниченко Владимир Викторович
  • Шепеленко Виталий Борисович
RU2451900C1
СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ОБЪЕКТОВ НА МЕХАНИЧЕСКИЙ УДАР 2004
  • Перминов Владимир Павлович
  • Сергиенко Валерий Григорьевич
  • Синицын Владимир Алексеевич
RU2282839C2
НАДУЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО СТВОЛА ОГНЕСТРЕЛЬНОГО ОРУЖИЯ 2007
  • Половнев Андрей Альбертович
  • Хазиахметов Владимир Шаймухаметович
RU2355976C1
УСТАНОВКА ДЛЯ ФРАГМЕНТАЦИИ ИЗНОШЕННЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ШИН 2002
  • Аниськин М.В.
  • Ботвинкин А.К.
  • Брюханов Н.В.
  • Моисеев Е.Б.
  • Новиков С.А.
  • Перминов В.П.
  • Пигорев В.П.
  • Сергиенко В.Г.
  • Хворостин В.Н.
RU2210497C1
ВЗРЫВАТЕЛЬ ДЛЯ СКВАЖИННОЙ АППАРАТУРЫ 2007
  • Тебякин Виктор Михайлович
  • Василевский Дмитрий Владимирович
  • Шейхов Рамиз Азизович
  • Новиков Николай Иванович
RU2340764C1
Скважинное устройство для разрушения монолитных объектов импульсным давлением жидкости 1983
  • Орлов Н.Я.
  • Осадчук В.А.
  • Чумаченко В.Г.
SU1122034A1
ДЕТОНИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО БЕЗ ПЕРВИЧНОГО ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА 1999
  • Жигарев В.Г.
  • Каменев А.А.
  • Крюков А.А.
  • Окишев О.И.
  • Ухов И.А.
RU2161770C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 438 109 C1

Реферат патента 2011 года УДАРНЫЙ СТЕНД

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытаний объектов на воздействие перегрузок. Технический результат - приближение условий испытаний к натурным. Ударный стенд содержит цилиндрическую взрывную камеру с установленным в нее зарядом ВВ, к которой прикреплены с одной стороны разгонный отсек, предназначенный для установки в него объекта испытания, а с другой - заглушка. Между взрывной камерой и разгонным отсеком соосно продольной оси стенда закреплен гаситель ударных волн (ГУВ), выполненный в виде диска, а также снабженный глухими отверстиями диаметром D глубиной Н, соответствующей диапазону 2D ≤ H ≤5 D, на его поверхности, обращенной к заряду ВВ, размещенными равномерно и концентрично относительно продольной оси стенда. Количество отверстий выбрано из условия обеспечения равенства суммарной площади их поперечного сечения 30-35% площади поперечного сечения разгонного отсека. На противоположной поверхности ГУВ выполнены концентрично относительно продольной оси стенда кольцевые проточки, пересекающие отверстия таким образом, что площадь сквозной перфорации ГУВ составляет 5-10% площади поперечного сечения разгонного отсека, площадь пересечения каждого отверстия с проточкой равна или больше площади поперечного сечения отверстия, при этом площадь сечения каждой проточки плоскостью, перпендикулярной продольной оси стенда, равна или больше суммарной площади поперечного сечения отверстий, выходящих на эту проточку. Участки проточек, расположенные между отверстиями и разгонным отсеком, выполнены расширяющимися в направлении разгонного отсека. 6 ил.

Формула изобретения RU 2 438 109 C1

Ударный стенд, содержащий цилиндрическую взрывную камеру с установленным в нее зарядом ВВ, к которой прикреплены с одной стороны разгонный отсек, предназначенный для установки в него объекта испытания, а с другой - заглушка, гаситель ударных волн (ГУВ), выполненный в виде диска, закрепленного между взрывной камерой и разгонным отсеком соосно продольной оси стенда, а также снабженного отверстиями диаметром D на его поверхности, обращенной к заряду ВВ, размещенными равномерно и концентрично относительно продольной оси стенда, отличающийся тем, что отверстия на поверхности ГУВ, обращенной к заряду ВВ, выполнены глухими глубиной Н, соответствующей диапазону 2D≤H≤5D, при этом количество отверстий выбрано таким, чтобы суммарная площадь их поперечного сечения со стороны, обращенной к заряду ВВ, составляла 30-35% площади поперечного сечения разгонного отсека; на противоположной поверхности ГУВ концентрично относительно продольной оси стенда выполнены кольцевые проточки, пересекающие отверстия таким образом, что площадь сквозной перфорации ГУВ составляет 5-10% площади поперечного сечения разгонного отсека, при этом площадь пересечения каждого отверстия с проточкой равна или больше площади поперечного сечения отверстия, площадь сечения каждой проточки плоскостью, перпендикулярной продольной оси стенда, равна или больше суммарной площади поперечного сечения отверстий, выходящих на эту проточку, а части проточек, расположенные между отверстиями и разгонным отсеком, выполнены расширяющимися в направлении разгонного отсека.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2011 года RU2438109C1

УДАРНЫЙ СТЕНД 2009
  • Казаков Алексей Евгеньевич
  • Крот Михаил Романович
  • Никулин Виталий Михайлович
  • Макаров Виктор Аркадьевич
RU2397465C1
Новиков С.А., Петров В.А
Установки взрывного типа для механических испытаний материалов конструкций (обзор)
- М.: Государственный комитет по использованию атомной энергии, ЦНИИАТОМИНФОРМ, 1989, с.20, рис.11
Устройство для ударных испытаний 1989
  • Степанов Вадим Дмитриевич
SU1670469A2
Устройство для ударных испытаний 1987
  • Степанов Вадим Дмитриевич
SU1442847A2

RU 2 438 109 C1

Авторы

Калинкин Алексей Владимирович

Крот Михаил Романович

Даты

2011-12-27Публикация

2010-09-15Подача