УДАРНЫЙ СТЕНД Российский патент 2011 года по МПК G01M7/08 

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

Известна установка (стенд) для динамических испытаний изделий на знакопеременные нагрузки, содержащая ствол с установленным в виде полого поршня контейнером, стол, связанный с поршнем посредством мембранного резонаторного устройства (упругого устройства), служащий для закрепления изделия, камеру высокого давления, разрушаемый элемент в виде резьбовой шпильки с калиброванным ослабленным сечением, приспособлением для предварительной деформации мембранного резонаторного устройства в виде гайки, навинченной на конец шпильки и упор. Мембранное резонаторное устройство выполнено в виде нескольких последовательно расположенных мембран, имеющих разные собственные частоты и скрепленных с наружным контуром мембран масс в виде колец (а.с. №1663468, кл. G01М 7/00, опубл. 15.07.91, бюл. №26).

Такой стенд не позволяет проводить динамические испытания с моногармонической частотой вынужденных колебаний, так как резонансное устройство формирует полигармонические колебания изделия.

Наиболее близким по техническому существу к изобретению является установка (стенд) для динамических испытаний, содержащая камеру высокого давления, соединенную с полостью ствола, установленный в стволе контейнер в виде полого поршня, стол для закрепления объекта испытаний (ОИ), связанный с контейнером посредством резонатора в виде упругой мембраны, жестко прикрепленной по внешнему контуру к контейнеру, и тормозное устройство. Стол связан со стволом разрушаемым элементом в виде резьбовой шпильки с калиброванным ослабленным сечением, на одном конце которой установлено приспособление для предварительной деформации мембраны в виде гайки (а.с. №1567902, МПК⁵ G01M 7/00, опубл. 30.05.90, бюл. №20).

Это изобретение имеет следующие недостатки:

- не обеспечивается независимая регулировка параметров ударного импульса и колебаний, так как предварительная деформация упругой мембраны полностью определяется усилием разрыва разрушаемого элемента, которое также определяет максимальную силу ударного импульса;

- при интенсивных нагрузках на контейнер (200-300 т) невозможно точно воспроизвести максимальную силу ударного импульса. В данном случае необходим разрывной элемент с ослабленным сечением диаметром ~50 мм, разрыв которого, как показывает практика, произвести регламентируемым усилием невозможно (разброс составляет ±20%);

- кроме того, увеличивается материалоемкость стенда, так как передача таких усилий требует значительных габаритов мембраны, контейнера и ствола, соответственно, их массы.

Задача заявляемого изобретения: обеспечение независимой регулировки параметров ударного импульса и колебаний, увеличение точности воспроизведения основной нагрузки и уменьшение габаритов устройства.

Технический результат: расширение эксплуатационных возможностей и уменьшение материалоемкости стенда.

Поставленная задача решается тем, что в ударном стенде, содержащем камеру высокого давления, соединенную с полостью ствола, установленный в стволе контейнер в виде полого поршня, стол, размещенный в контейнере и предназначенный для закрепления объекта испытаний, связанный с контейнером посредством упругого устройства, выполненного в виде упругой мембраны, жестко прикрепленной по внешнему контуру к поверхности контейнера, тормозное устройство, в отличие от прототипа, упругое устройство снабжено дополнительной упругой мембраной, размещенной между столом и мембраной, и соединяющей мембраны упругой связью, расположенной вдоль продольной оси ствола, при этом дополнительная мембрана по внешнему контуру жестко соединена со столом и выполнена с возможностью перемещения вдоль продольной оси ствола.

Снабжение упругого устройства в ударном стенде, содержащем камеру высокого давления, соединенную с полостью ствола, установленный в стволе контейнер в виде полого поршня, стол, размещенный в контейнере и предназначенный для закрепления объекта испытаний, связанный с контейнером посредством упругого устройства, выполненного в виде упругой мембраны, жестко прикрепленной по внешнему контуру к поверхности контейнера, тормозное устройство, дополнительной упругой мембраной, размещенной между столом и мембраной, а также упругой связью мембраны с дополнительной упругой мембраной, расположенной вдоль продольной оси ствола, жесткое соединение дополнительной мембраны со столом по внешнему контуру и выполнение ее с возможностью перемещения вдоль продольной оси ствола, позволяет обеспечить независимую регулировку параметров ударного импульса и колебаний, увеличить точность воспроизведений основной нагрузки и уменьшить материалоемкость стенда.

Параметры основной нагрузки определяются давлением, действующим на контейнер, которое может воспроизводиться с достаточно высокой точностью (±5%). Параметры колебательной нагрузки определяются жесткостью мембран и силовой характеристикой упругой связи, их соединяющей, подбирая которую можно регулировать начальную относительную (относительно контейнера) скорость упругой мембраны и ОИ со столом и, соответственно регулировать величину начальной деформации мембран.

Кроме того, введение дополнительной упругой мембраны позволяет увеличить перемещение ОИ относительно контейнера в два раза, что совместно с упругой связью, соединяющей мембраны и расположенной вдоль продольной оси ствола, позволяет варьировать колебательную нагрузку по времени на фоне постоянной основной нагрузки, а также уменьшить примерно в два раза поперечные размеры контейнера и ствола, что позволяет снизить массу стенда. Изобретение поясняется чертежами:

- на фиг.1 изображен общий вид стенда,

- на фиг.2 изображен контейнер с установленными в нем элементами.

Стенд содержит камеру высокого давления 1 с источником газов высокого давления (ИГВД) 2, например, зарядом взрывчатого вещества (ВВ), соединенную с полостью ствола 3, установленный в стволе контейнер 4 в виде полого поршня. В контейнере 4 размещен стол 5 для закрепления ОИ 6, связанный с контейнером 4 посредством упругого устройства 7. Упругое устройство выполнено в виде упругой мембраны 8, жестко прикрепленной по внешнему контуру к контейнеру 4, дополнительной упругой мембраны 9, размещенной между столом 5 и мембраной 8, связанной с мембраной 9 упругой связью, расположенной вдоль продольной оси контейнера и выполненной, например, в виде кольцевой пружины 10, размещенной соосно продольной оси ствола 3. Дополнительная мембрана 9 по внешнему контуру жестко соединена со столом 5 и выполнена с возможностью перемещения вдоль продольной оси ствола 3 совместно со столом 5 и ОИ 6. На выходе из ствола 3 установлено тормозное устройство 11.

Ударный стенд работает следующим образом.

Перед проведением испытаний для заданных массы ОИ 6 и требуемых параметров ударного ускорения ОИ 6 выбираются параметры упругих мембран 8 и 9 (жесткостные характеристики), упругой связи, их соединяющей, в данном случае кольцевой пружины 10, и ИГВД 2. Инициируется заряд ВВ ИГВД 2, в камере 1 создается высокое давление, под действием которого контейнер 4 перемещается в стволе 3. В результате, контейнер 4, как жесткое тело, получает квазистатическое ударное ускорение с заданными параметрами. Параметры кольцевой пружины 10 выбираются такими, что на систему «ОИ 6, стол 5 и дополнительная упругая мембрана 9» действуют меньшие перегрузки, чем на контейнер 4, в результате чего эта система движется с меньшей скоростью, чем контейнер 4 до полной деформации кольцевой пружины 10. Далее относительная (относительно контейнера) скорость этой системы «гасится» за счет упругой деформации мембран 8 и 9. При этом ударное ускорение системы и, соответственно, ОИ 6 возрастает до величины в n раз большей, чем ударное ускорение контейнера 4. Причем эта величина регулируется ходом кольцевой пружины 10. Частота колебаний определяется диаметром опоры кольцевой пружины 10 на мембраны 8 и 9.

Таким образом, за счет упругого деформирования упругого устройства 7 обеспечивается колебательная составляющая ударного ускорения ОИ 6. При наложении квазистатической и колебательной составляющей ударного ускорения ОИ 6 формируется заданная зависимость ударного ускорения колебательного характера. После выхода из ствола 3 контейнер 4 попадает в тормозное устройство 11, где плавно гасится его скорость.

Таким образом, предложенное изобретение позволяет обеспечить независимую регулировку параметров ударного импульса и колебаний объекта испытаний, увеличить точность воспроизведения основной нагрузки и уменьшить материалоемкость стенда.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для динамических испытаний объектов на воздействие перегрузок. Устройство содержит камеру высокого давления, соединенную с полостью ствола, установленный в стволе контейнер в виде полого поршня, стол, размещенный в контейнере и предназначенный для закрепления объекта испытаний, и тормозное устройство. Стол связан с контейнером посредством упругого устройства, выполненного в виде упругой мембраны, жестко прикрепленной по внешнему контуру к поверхности контейнера, дополнительной упругой мембраной, размещенной между столом и мембраной, и упругой связи, соединяющей мембраны, расположенной вдоль продольной оси ствола. Дополнительная мембрана по внешнему контуру жестко соединена со столом и выполнена с возможностью перемещения вдоль продольной оси ствола. Технический результат заключается в расширении эксплуатационных возможностей и уменьшении материалоемкости стенда, увеличении точности воспроизведения основной нагрузки. 2 ил.

Ударный стенд, содержащий камеру высокого давления, соединенную с полостью ствола, установленный в стволе контейнер в виде полого поршня, стол, размещенный в контейнере и предназначенный для закрепления объекта испытаний, связанный с контейнером посредством упругого устройства, выполненного в виде упругой мембраны, жестко прикрепленной по внешнему контуру к поверхности контейнера, тормозное устройство, отличающийся тем, что упругое устройство снабжено дополнительной упругой мембраной, размещенной между столом и мембраной, и упругой связью, соединяющей мембраны и расположенной вдоль продольной оси ствола, при этом дополнительная мембрана по внешнему контуру жестко соединена со столом и выполнена с возможностью перемещения вдоль продольной оси ствола.