Устройство для улавливания разгонных кареток и их фрагментов

Предлагаемая полезная модель относится к области техники, конкретно к оборудованию для высокоскоростных трековых испытаний различных изделий на ударное воздействие.
При трековых испытаниях различных изделий на ударное воздействие они устанавливаются на разгонной каретке трека и разгоняются с ее помощью до заданной скорости, после чего осуществляется торможение каретки с одновременной отстыковкой от нее изделия, и дальнейший его свободный полет до преграды, с которой осуществляется соударение.
Однако, в процессе неоднократных испытаний наблюдались случаи, когда при торможении каретки при сходе с трека она сама, или ее фрагменты преодолевали тормозное устройство, продолжали движение в воздухе по траектории близкой к исходной, и достигали преграды вслед за испытываемым изделием, что затрудняло осуществить адекватную оценку взаимодействия изделия с преградой.
Известно устройство для улавливания высокоскоростных объектов - снарядов и пуль состоящее из мишенного земляного вала с передней и задней бетонными стенками и внутренней тормозной камеры, заполняемой песком /1/.
Недостатком данного устройства является сложность и высокая стоимость конструкции и вытекающая из этого непригодность для использования применительно к ракетным трекам.
Наиболее близким по конструкции к предлагаемой полезной модели является устанавливаемое в конце ракетного трека устройство для улавливания разгонных кареток (тележек) и локализации фрагментов при разрушении /2/, содержащее фронтальную и две боковых рабочих тормозных поверхности, ограниченных, наряду с остальными нерабочими поверхностями, ограждающей конструкцией, заполненной энергопоглощающей средой.
Недостатками данного устройства улавливания являются:
- свободная верхняя поверхность устройства улавливания расположена ниже траектории свободного полета испытываемого изделия. При столкновении передней части каретки с фронтальной поверхностью устройства возможен «выброс» каретки над его верхней поверхностью в направлении преграды под действием вращательного момента возникающего в момент соударения или за счет действия начальной силы реакции ограждающей конструкции относительно центра тяжести каретки при отработавшем реактивном двигателе, или же при еще работающем двигателе за счет появления пары встречных сил, - «сила тяги двигателя - начальная сила реакции ограждающей конструкции»;
- избыточное ограничение по форме ограждающей конструкции (П-образной формы);
- избыточные ограничения по пространственному расположению стенок (вертикальность передней, задней и боковых стенок);
- избыточное количество ограждающих конструкций, - наличие их со стороны нерабочих поверхностей устройства существенно его удорожает.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является обеспечение надежного и безопасного улавливания высокоскоростных рельсовых разгонных кареток и их фрагментов с исключением их воздействия на преграду, а также удешевление устройства.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в известном устройстве для улавливания разгонных кареток и их фрагментов, содержащем фронтальную и две боковых рабочих тормозных поверхности, ограждающую конструкцию и энергопоглощающую среду, в соответствии с полезной моделью устройство выполнено с высотой, превышающей высоту траектории свободного полета испытываемого изделия, на высоте соответствующей траектории свободного полета изделия содержит сквозной продольный канал прямолинейного профиля с сечением большим сечения испытываемого изделия, вертикальная ограждающая конструкция установлена перед входным отверстием канала, а в качестве энергопоглощающей среды используется насыпной грунт.
Необходимость и достаточность вышеуказанных отличительных признаков предложенного технического решения может быть пояснена следующим образом.
Выполнение устройства с высотой превышающей высоту траектории свободного полета испытываемого изделия позволит избежать «выброс» каретки над его верхней поверхностью в направлении преграды.
Предусмотренный в конструкции устройства сквозной продольный канал прямолинейного профиля с сечением большим сечения испытываемого изделия, расположенный на высоте, соответствующей траектории его свободного полета в направлении преграды, предназначен для свободного пролета разогнанного кареткой до необходимой скорости изделия сквозь устройство. В качестве канала может использоваться тонкостенная труба соответствующего сечения.
Наличие только одной вертикальной ограждающей конструкции, установленной перед входным отверстием канала, и использование в качестве энергопоглощающей среды насыпного грунта существенно удешевляет конструкцию устройства.
Выполнение ограждающей конструкции наиболее целесообразно из древесины, а ее ширина и высота будут определяться размерами каретки.
Свободные же, не ограниченные ограждающей конструкцией, поверхности устройства могут располагаться в соответствии с углом естественного откоса энергопоглощающей насыпной среды.
Конструкция устройства поясняется следующей графической информацией:
На фиг. 1 схематично представлен вид сверху устройства и разгонной каретки с испытываемым изделием. Местным разрезом показан канал для прохождения изделия.
На фиг. 2 также схематично представлен разрез устройства по вертикальной плоскости симметрии и вид каретки сбоку.
Стрелками на обеих иллюстрациях показано направление движения каретки с изделием к устройству торможения.
Устройство для торможения кареток и их фрагментов, содержит фронтальную 1 и две боковых рабочих тормозных поверхности 2, ограждающую конструкцию 3 и энергопоглощающую среду 4. На высоте соответствующей траектории свободного полета изделия находится сквозной продольный канал 5 прямолинейного профиля с сечением большим сечения испытываемого изделия. Каретка 6 движется по рельсовым направляющим 7 посредством реактивных двигателей 8 и несет на себе испытываемое изделие 9.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
Каретка 6 с испытываемым изделием 9 посредством реактивных двигателей 8 движется по рельсовым направляющим 7 трека до зоны торможения, где происходит столкновение каретки с тормозным устройством 1…5. При столкновении каретки 6 с ограждающей конструкцией 3, формирующей фронтальную поверхность 1, осуществляется отстыковка от нее изделия 9 и дальнейшее его движение по заданной траектории сквозь канал 5. При взаимодействии каретки 6 с ограждающей конструкцией 3 и находящейся за ней энергопоглощающей средой 4 кинетическая энергия движения каретки 6 преобразуется сначала в работу по разрушению ограждающей конструкции 3, а затем - по деформации энергопоглощающей среды 4, кинетическую энергию ее частиц, с приобретением ими некоторой скорости как в направлении исходного направления движения каретки, так и в перпендикулярных направлениях, а также и в тепловую энергию. Вследствие этого происходит остановка каретки. Высота устройства 1…5 превышает высоту траектории свободного полета испытываемого изделия 9, поэтому «выброс» каретки 6 над его верхней поверхностью в направлении преграды не происходит, а возможные возникшие при торможении фрагменты каретки и ограждающей конструкции тормозятся и локализуются боковыми рабочими поверхностями 2 устройства.
Таким образом предлагаемое устройство обеспечивает надежное и безопасное торможение высокоскоростных рельсовых разгонных кареток и их фрагментов с исключением их воздействия на преграду, при этом конструкция устройства является более дешевой и ремонтопригодной, по сравнению с устройством-прототипом, т.к. практически вся его конструкция выполнена из насыпного грунта, и не содержит дефицитных и дорогостоящих материалов.
Источники информации, принятые во внимание при оформлении заявки:
1) Патент США US 2411026 А, F41J 13/00, Firing range butt, 1946.
2) Патент на полезную модель РФ №85651, G01M 19/00, Устройство для торможения высокоскоростных рельсовых ракетных тележек и локализации их фрагментов при разрушении, 2009.