СТЕНД ДЛЯ УДАРНЫХ ИСПЫТАНИЙ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ ОБЪЕКТОВ
STAND FOR SHOCK TEST OF HIGH-SPEED OBJECTS

Изобретение относится к испытательной технике, преимущественная область применения - ствольные баллистические установки для испытаний артиллерийских снарядов и их компонентов на стойкость к нагрузкам артиллерийского выстрела.
Известен стенд, содержащий основание, закрепленную на основании направляющую, установленную на направляющей каретку для размещения испытываемого изделия, механизм разгона каретки, тормозное устройство в виде распределенной на основании вдоль направления движения инерционной массы, представляющей собой сыпучий материал, и установленное на каретке приспособление для захвата инерционной массы в виде взаимодействующего с сыпучим материалом раструба с боковыми отверстиями для выхода через них сыпучего материала, описанный в авторском свидетельстве СССР №949379, G01M 7/00, опубликованном 07.08.1982.
Недостатком данного стенда является то, что при торможении каретка испытывает большие нагрузки и большой опрокидывающий момент из-за несоосности каретки и приспособления для захвата инерционной массы.
Ближайшим техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является стенд для ударных испытаний, содержащий основание с установленными на нем разгонным устройством с испытуемым изделием и тормозным устройством с емкостью, заполненной инерционной массой, расположенной по траектории движения испытуемого изделия, описанный в авторском свидетельстве СССР №1753325, G01M 7/08, опубликованном 07.08.1992.
Недостатком данного стенда является сложность конструкции его тормозного устройства из-за большого объема емкости для инерционной среды и необходимости опорожнять и заполнять ее перед каждым опытом сыпучей средой, которую необходимо подбирать для каждого вида нагружающего импульса, практическая невозможность моделирования плавно меняющихся нагрузок и, в частности, нагрузок артиллерийского выстрела, трудоемкость подготовки и проведения по предложенной методике ударных испытаний различных высокоскоростных объектов.
Задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в улучшении эксплуатационных характеристик стенда в части повышения точности моделирования натурных ударных нагрузок (нагрузок выстрела), в упрощении процесса подготовки к испытаниям и уменьшения его трудоемкости.
Технический результат заключается в том, что:
- удалось обеспечить воспроизведение ударных нагрузок на испытуемое изделие в широком диапазоне характеристик, путем изменения параметров метательного (нагружающего) заряда, за счет применения в качестве разгонного устройства натурного артиллерийского орудия;
- удалось исключить взаимное смещение в поперечном направлении ствола разгонного устройства и направляющих тормозного устройства, предотвратить возникновение нерегламентированных боковых ударных нагрузок на испытуемое изделие, за счет применения скользящего переходника, сопрягающего ствол разгонного устройства (артиллерийского орудия) и направляющие тормозного устройства;
- удалось минимизировать смещения орудия в момент выстрела относительно тормозного устройства, что способствует плавному безударному переходу испытуемого изделия из ствола в направляющие тормозного устройства, за счет применения противооткатного устройства для артиллерийского орудия;
- удалось сократить объем инерционной массы, уменьшить длину участка торможения и нерегламентированные нагрузки на испытуемое изделие при его торможении, упростить и ускорить процесс подготовки и проведения испытаний на стенде, за счет применения инерционной массы в виде отдельных тормозных элементов, размером, равным калибру испытуемого изделия, располагаемых по закону увеличения плотности, рассчитанному из условия поддержания допустимого значения обратных перегрузок.
Для получения такого технического результата предлагаемый стенд для ударных испытаний высокоскоростных объектов, содержащий основание с установленными на нем разгонным устройством с испытуемым изделием и тормозным устройством с емкостью, заполненной инерционной массой, расположенной по траектории движения испытуемого изделия, согласно изобретению, он снабжен переходником, расположенным между разгонным устройством и тормозным устройством, которое оснащено направляющими, не менее трех, установленными равномерно относительно оси стенда, внутри которых размещена емкость с инерционной массой, а переходник выполнен скользящим относительно направляющих тормозного устройства.
Кроме того, разгонное устройство выполнено в виде натурного артиллерийского орудия.
Кроме того, тормозное устройство выполнено из рельсов, закрепленных на регулируемых опорах с переставными элементами.
Кроме того, стенд содержит противооткатное устройство в виде массивного упора.
Кроме того, инерционная масса состоит из отдельных тормозных элементов, размером, равным калибру испытуемого изделия, располагаемых по закону увеличения плотности, рассчитанному из условия поддержания допустимого значения обратных перегрузок.
Это приводит к тому, что повышается точность моделирования натурных нагрузок и обеспечивается плавный постепенный переход испытуемого изделия от его нагружения в разгонном устройстве к торможению в направляющих тормозного устройства при минимально допустимых обратных перегрузках и минимальной длине участка торможения, упрощается процесс подготовки и проведения испытаний.
Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».
В процессе поиска не выявлено технических решений, содержащих признаки, сходные с отличительными признаками заявляемого устройства, что позволяет сделать вывод о соответствии его условию «изобретательский уровень».
Предлагаемый стенд для ударных испытаний иллюстрируется чертежом, представленным на фиг. 1, и фотографией, представленной на фиг. 2.
На фиг. 1 показана схема стенда, где:
1 - основание;
2 - разгонное устройство с испытуемым изделием;
3 - тормозное устройство;
4 - направляющие;
5 - регулируемые опоры;
6 - переставные элементы;
7 - опорная рама;
8 - скользящий переходник;
9 - тормозные элементы;
10 - противооткатное устройство;
11 - прокладка;
12 - затвор;
13 - датчики - отметчики.
На фиг. 2 приведена фотография общего вида ударного стенда.
Стенд работает следующим образом.
Перед испытаниями тормозное устройство 3, состоящее из направляющих 4, выполненных из стандартных железнодорожных рельсов, закрепленных на регулируемых опорах 5 с переставными элементами 6, которые обеспечивают настройку направляющих на требуемый калибр, заполняют инерционной массой - тормозными элементами 9 в виде цилиндров (шайб), изготовленных из вспененного полистирола, или тонкопленочных контейнеров (пакетов), заполненных низкоплотными и сыпучими материалами (вспененным полистиролом, древесными опилками, кварцевым песком и их смесями в разных пропорциях). Тормозные элементы 9 размером, равным калибру испытуемого изделия, располагают в порядке увеличения плотности, рассчитанном из условия поддержания допустимого значения обратных перегрузок. В разгонное устройство 2 (ствол орудия), которое сопрягают с помощью скользящего переходника 8 с направляющими 4 тормозного устройства 3, устанавливают испытуемое изделие и пороховой метательный заряд с воспламеняющей втулкой. Разгонное устройство 2 запирают затвором 12 и подпирают через прокладку 11 из пластичного материала противооткатным устройством 10 в виде массивного упора, после чего, путем подачи электрического импульса на воспламеняющую втулку метательного заряда, производят выстрел.
Испытуемое изделие нагружается заданными испытательными нагрузками в разгонном устройстве 2, после чего оно плавно перемещается через скользящий переходник 8 в направляющие 4 тормозного устройства 3, где, за счет взаимодействия с тормозными элементами 9, а также трения о направляющие 4, тормозится при обратных выстрелу перегрузках, составляющих, в зависимости от длины участка торможения с постоянной перегрузкой, величину, определяемую из выражения:
,
т
где: N - перегрузка торможения испытуемого изделия;
V - скорость испытуемого изделия после вылета из ствола орудия;
S - длина участка торможения при постоянной перегрузке;
g - ускорение свободного падения.
Измерение реализовавшихся при испытаниях перегрузок торможения испытуемого изделия производят базо-временным методом с помощью датчиков-отметчиков 13.
После опыта испытуемое изделие извлекают из направляющих 4 и направляют на осмотр и анализ последствий воздействия на него испытательных нагрузок.
Дополнительные возможности регулирования тормозных нагрузок предлагаемого стенда (кроме изменения плотности и материала тормозной среды) обусловлены возможностью изменения характера взаимодействия снаряда с тормозной средой и, соответственно, тормозных нагрузок, за счет изменения формы головной части испытуемого изделия путем использования насадок различного удлинения (с плоским горцем, конических, оживальных, чашеобразных).
Проведенные на опытном экземпляре стенда (фиг. 2) испытания показали, что предлагаемое техническое решение существенно улучшает эксплуатационные характеристики стенда в части повышения точности моделирования натурных нагрузок, уменьшения обратных и нерегламентированных нагрузок на испытуемое изделие при его торможении после выстрела из артиллерийского орудия, за счет устранения промежуточного удара при переходе испытуемого изделия из ствола в направляющие, и за счет возможности регулирования тормозных нагрузок изменением плотности инерционной массы, а такж, за счет упрощения и сокращения процесса подготовки и проведения испытаний.
Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
- стенд, воплощающий заявленное изобретение, предназначен для испытаний высокоскоростных объектов и, в частности, артиллерийских снарядов и их компонентов на стойкость к ударным нагрузкам, в том числе к нагрузкам артиллерийского выстрела;
- для заявленного стенда в том виде, как он охарактеризован в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов;
- стенд, воплощенный в заявленном изобретении, способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем достигаемого технического результата.
Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует критерию «промышленная применимость».