Способ возбуждения затухающих колебаний объекта и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК G01M7/00 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к способам возбуждения затухающих колебаний испытуемого объекта и устройствам для осуществления этого способа, и явля- ется усовершенствованием изобретения по авт. св. № 1359004.

Цель изобретения - повышение достоверности испытаний при использовании для возбуждения колебаний объек- та колебаний массивного поршня, расположенного между двух гидравлических пружин за счет более точного задания ,начального перепада давлений в гидравлических пружинах.

Поставленная цель достигается за счет того, что начальный перепад давления создается путем вдвигания в одну из гидравлических пружин тела требуемого объема.

На чертеже изображено устройство, реализующее способ возбуждения затухающих колебаний объекта.

Устройство содержит корпус 1, в полости 2 которого установлен поршень 3 со штоком 4, опертым на удерживающий элемент в виде разрушаемой мембраны 5, размещенной в полости 6, двухступенчатый поршень 7, ступень которого, имеющая больший диаметр, размещена в дополнительной полости 8, которая сообщена с полостью 2 через осевое отверстие 9 в разделяющей эти полости перегородке 10, пороховой заряд 11, служащий для разрушения мембраны 5 и размещенный в полости 6, и дополнительный пороховой заряд 12, служащий для создания давления, обеспечивающего вдвигание ступени поршня 7 меньшего диаметра в полость 2. Полости 2 и 6 разделены перегородкой 13, в которой выполнено осевое отверстие 14, через которое пропущен шток 4 поршня 3. Поршень 3 делит по

лость 2 на поршневую 15 и штоковую 16 камеры. При заполнении этих камер жидкостью образуются гидравлические пружины, между которыми имеет возможность совершать колебания поршень 3. В полости 8 образован упор 17 для поршня 7. Корпус 1 крепится к испытуемому объекту 18. Упор 17 обеспечивает такой свободный ход поршня 7 при срабатывании заряда 12, чтобы в камере 15 возникло требуемое максимальное давление Р.

При это необходимый свободный ход ДХ поршня 7 определяется из условия

дХ Z3&- ДХ F

(1)

5

Q Q

5

где V0 - начальный объем камеры 15; К - коэффициент сжимаемости

жидкости;

F - площадь торца ступени меньшего диаметра поршня 7.

Способ возбуждения затухающих колебаний объекта осуществляется следующим образом.

Корпус 1 устройства крепят к испытуемому объекту 18. Заполняют камеры 15 и 16 рабочей жидкостью. Исходя из требуемой максимальной амплитуды возбуждаемых колебаний, определяют необходимый перепад давлений между камерами 15 и 16. Для достижения этого перепада по выражению (1) определяют свободный ход поршня 7 и устанавливают поршень 7 соответст- . вующим образом, регулируя упор 17. Воспламеняют пороховой заряд 12. Давление в полости 8 повышается, в результате чего ступень меньшего диаметра поршня 7 вдвигается в камеру 15 до упора ступени большего диаметра в перегородку 10. При этом давление в камере 15 повышается до заданной

5155

величины, а поршень 7 удерживается в таком положении в течении всего времени колебательного процесса. Усилие, действующее при этом на поршень, равно 85-90% усилия разрушения мембраны 5, которая удерживает поршень 3 от перемещения. Характеристики заряда 12 выбираются таким образом, чтобы дополнительное динамическое усилие, действующее на поршень 3 за счет быстрого выдвигания поршня 7, не превышало 10% от усилия разрушения мембраны 5. Для этого скорость вдвигания

поршня 7 Хлакс недолжна превышать

значения

, 0Л1-ЈР,

А«акс -

где - начальный перепад давлений между гидропружинами в камерах 15 и 16, и - плотность рабочей жид- кос ти

а - скорость звука в жидкости Время затухания волновых процессов, возникающих в.камере 15 при резком вдвигании поршня 7, составляет около 0,001 с.

Таким образом, через 0,001 с после вдвигания поршня 7 можно производить разрушение мембраны 5 для освобождения поршня 3. Для этого к мембране 5 прикладывают такое дополнительное усилие от автономного сило- возбудителя, чтобы суммарное усилие, действующее на мембрану 5, составляло 110-115% от усилия ее разрушения (т.е. обеспечивалось бы гарантированное разрушение мембраны 5). Это дополнительное усилие создается за счет воспламенения заряда 11 в полости 6. Воспламенение заряда 11 не должно происходить позднее, чем через 0,01 с для исключения влияния возможного перетекания жидкости из камеры 15 в камеру 16 через уплотнение поршня 3. Требуемый интервал времени обеспечивается подбором баллистических параметров зарядов 11 и 12 или путем соответствующей задержки воспламенения заряда 11.

При разрушении мембраны 5 поршень 3 освобождается и под действием начального перепада давлений в камерах 15 и 16 начинает совершать колебания, за счет чего испытуемый объект 18 через корпус 1 будет подвергаться воздействию мощных высокочастотных затухающих колебаний.

Q

0

5

0

5

0

5

0

5

Начальная- амплитуда колебаний , поршня 3 определяется начальным перепадом давления между камерами 15 и 16, который может быть задан достаточно точно путем строго регламентированного уменьшения объема жидкости в камере 15 за счет вдвигания в нее поршня 7 на заранее определенную величину. Высокая точность воспроизведения заданной динамической нагрузки обеспечивается также тем, что эта нагрузка не зависит от усилия разрушения мембраны 5, которое осуществляется с помощью автономного силовоз- будителя (заряда 11).

Предлагаемый способ возбуждения затухающих колебаний и устройство для его осуществления обеспечивают воспроизведение начального ускорения испытуемого объекта с точностью порядка 5%.

Формула изобретения

1. Способ возбуждения затухающих колебаний объекта по авт. св. № 1359004, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности испытаний при использовании гидравлических пружин за счет более точного задания начального перепада давления в гидравлических пружинах, начальный перепад давлений создают за счет уменьшения объема одной из гидравлических пружин на заданную величину путем вдвигания в нее тела требуемого объема со скоростью не более

°.i 8.

5 р-а

где йР - требуемый начальный перепад давлений между гидравлическими пружинами, н/м 2, О - плотность жидкости, кг/м- , а - скорость звука в жидкости,

м/с,

а дополнительное усилие от автономного силовозбудителя прикладывают через 0,001-0,01 с после создания перепада давления.

2. Устройство для возбуждения затухающих колебаний объекта по авт. св. № 1359004, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности испытаний при использовании гидравлических пружин за счет

7155

более точного задания начального Перепада давлений в гидравлических пружинах, оно снабжено двухступенчатым поршнем, ступень большего диаметра которого размещена в дополнительной полости, которая выполнена в корпусе и сообщена с поршневой камерой основной полости через осевое отверстие в разделяющей эти полости перегородке, а ступень меньшего диаметра герметично введена в осевое отверстие, и дополнительным пороховым зарядом для создания давления, обеспечивающего вдвигание ступени поршня меньшего диаметра в поршневую камеру основной полости, в дополнительной полости со стороны заряда образован

8

упор для поршня, а свободный ход &Х двухступенчатого поршня выбран из условия

ЬХ

Vo- F

К

где Р - требуемое максимальное давление в поршневой камере, н/м«,

V0 - начальный объем жидкости в поршневой камере, мЗ,

К - коэффициент сжимаемости жидкости, м /н,

F - площадь ториа ступени меньшего диаметра двухступенчатого поршня, мв.

Изобретение относится к испытательной технике. Цель дополнительного изобретения - повышение достоверности испытаний при использовании для возбуждения колебаний объекта колебаний поршня, расположенного между двумя гидравлическими пружинами, за счет более точного задания начального перепада давлений в пружинах. Цель достигается за счет создания перепада давления путем вдвигания в одну из гидравлических пружин тела требуемого объема. Устройство, реализующее описываемый способ, содержит корпус 1, в полости 2 которого установлен поршень 3 со штоком 4, опертым на разрушаемую мембрану 5, двухступенчатый поршень 7, ступень большего диаметра которого размещена в дополнительной полости 8, сообщенной с полостью 2 осевым отверстием 9, пороховой заряд 11, установленный в полости 6, и дополнительный заряд 12, размещенный в полости 8. Поршень 3 делит полость 2 на камеры 15 и 16 для жидкости. В полости 8 образован упор 17. Корпус 1 крепится к испытуемому объекту 18. При воспламенении заряда 12 поршень 7 вдвигается в камеру 15 и создает строго определенный перепад давлений. При срабатывании заряда 11 разрушается мембрана 5, и поршень 3 начинает совершать колебания, передаваемые через корпус 1 на объект 18. 1 ил.