УДАРНЫЙ СТЕНД

Полезная модель относится к испытательной технике, преимущественная область применения - ствольные баллистические установки для исследований параметров высокоскоростного соударения и испытаний различных объектов на стойкость к одиночному высокоинтенсивному удару.
Известен ударный стенд, содержащий взрывную камеру с испытательным контейнером и нагружающим зарядом, разгонный отсек, отсек выпуска газа, отсек торможения, в конце которого установлен пенопластовый демпфер, упирающийся в массивный бетонный блок, описанный в журнале «Физика горения и взрыва», 1991 г, №4, с.92-93 (Новиков С.А., Петров В.А., Тимонин Л.М. «Установки взрывного типа для механических испытаний материалов и конструкций»).
Недостатком данного стенда является то, что взрыв нагружающего заряда производят в замкнутой взрывной камере в результате чего сила отдачи действует на конструкцию всего стенда и для уменьшения ее разрушающего действия необходимо использовать специальные противооткатные устройства.
Ближайшим техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является ударный стенд, описанный в статье А.К.Ботвинкина, Н.В.Брюханова, Е.Б.Моисеева и др. «Взрывные ударные установки для экспериментальной отработки ракетно-артиллерийского вооружения на воздействие интенсивных механических нагрузок», сб.: «Современные методы проектирования и отработки ракетно - артиллерийского вооружения». - Саров, ВНИИЭФ, 2000 г., с.177. Стенд содержит взрывную камеру с зарядом ВВ, разгонный отсек с установленным в нем контейнером с ОИ, дренажный отсек, тормозной отсек, подпорные блоки.
Недостатком данного стенда является то, что необходимо наличие в конструкции двух камер (высокопрочной взрывной камеры и разгонного отсека) с использованием различных сложных устройств для формирования, в основном для «растягивания», нагружающих импульсов до необходимых параметров (крешера, демпфера, диффузоры и т.д.); все отсеки стенда устанавливаются и закрепляются стационарно на основании и не имеют возможности раздельного перемещения в осевом направлении, что существенно усложняет техпроцесс при подготовке и проведении испытаний на данном стенде; сила отдачи действует на конструкцию всего стенда и для уменьшения ее разрушающего действия необходимо использование специальных противооткатных устройств, установка подпорных блоков-откатников по отношению к взрывной камере и тормозному отсеку реализована на разных уровнях, что существенно усложняет их соосную регулировку.
Задача, решаемая предлагаемой полезной моделью, заключается в упрощении конструкции ударного стенда.
Технический результат заключается в том, что удалось упростить конструкцию стенда:
- за счет исключения жесткого закрепления отсеков установки к основанию, что исключает из конструкции стенда противооткатные устройства;
- за счет объединения взрывной камеры и разгонного отсека, имеющих единый калиброванный диаметр, исключения дроссельных устройств между ними, что обеспечивает непосредственное воздействие продуктов взрывчатого превращения нагружающего заряда на ОИ;
- за счет разделения отсека нагружения, отсека торможения, отсека сброса продуктов взрыва, подпорных блоков на отдельные части, при этом отсеки соединяются между собой с помощью фланцевых соединений, что позволяет реализовывать воспроизведение в широком диапазоне высокоинтенсивных механических испытательных нагрузок на ОИ и его спасение (торможение) варьированием, в соответствие с решаемыми задачами, длинами
отсеков и массами подпорных блоков, а также облегчает извлечение ОИ из тормозного отсека после нагружения.
- за счет соосной установки всех отсеков, имеющих единый наружный диаметр или имеющих подставки на регулируемом двух рельсовом основании, что обеспечивает их гарантированную соосность.
Для получения такого технического результата предлагаемый ударный стенд, включающий взрывную камеру с нагружающим зарядом, разгонный отсек с испытательным контейнером, отсек сброса продуктов взрыва, отсек торможения контейнера, подпорные блоки и систему регистрации с измерительными жгутами, согласно заявляемой полезной модели, снабжен основанием, оборудованным рельсовыми направляющими, на которые установлены с возможностью продольного перемещения все отсеки и подпорные блоки, и отсеком нагружения, выполненным в виде объединенных взрывной камеры и разгонного отсека.
Причем основание имеет две рельсовые направляющие.
Это приводит к тому, что обеспечивается соосная установка всех отсеков, имеющих единый диаметр, обеспечивается возможность воспроизведения задаваемых зависимостей давления продуктов взрыва и перегрузки ОИ от времени без применения дополнительных дроссельных устройств, демпферов, крешеров и глушителей при существенно меньшем давлении на стенки отсека нагружения в момент срабатывания заряда.
Наличие в заявляемой полезной модели признаков, отличающих ее от прототипа, позволяет считать ее соответствующей условию «новизна».
Предлагаемый ударный стенд иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1 и 2.
На фиг.1 изображена схема стенда; на фиг.2 - приведена фотография общего вида ударного стенда.
Ударный стенд (фиг.1) содержит основание 1 с рельсовыми направляющими 2 и регулируемыми опорами 3. На рельсовые направляющие 2 установлены отсек нагружения 4, отсек сброса продуктов взрыва 5, отсек торможения контейнера 6, массивные подпорные блоки 7, 8, 9 и затворный блок 10. Отсек нагружения 4 содержит испытательный контейнер 11 и нагружающий заряд 12, который крепится на скользящем затворе 13, установленном на затворном блоке 10. Электродетонатор 14 и взрывопроводящий мостик 15 находятся на затворном блоке 10. Отсек торможения 6 заполнен тормозной средой 16. Электролебедка 17 обеспечивает перемещение отсеков 4, 5, 6 в обоих направлениях вдоль оси стенда. Ударный стенд также содержит измерительные жгуты 18, которые подсоединены к системе регистрации 19.
Ударный стенд работает следующим образом.
Все составные части ударного стенда (фиг.1), имеющие единый диаметр (отсек нагружения 4, отсек сброса продуктов взрыва 5, отсек торможения 6 и блоки 7, 8, 9, 10) размещают на основании 1 с рельсовыми направляющими 2 на регулируемых опорах 3 с возможностью регулирования, как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях. При подготовке к испытанию отсек торможения 6 заполняют тормозной средой 16, контейнер 11 с ОИ устанавливают в отсек нагружения 4 на глубину, необходимую для получения заданной плотности заряжания. Измерительные жгуты 18 выводят через технологические отверстия и подключают к системе регистрации 19. На скользящий затвор 13 устанавливают нагружающий заряд 12 с системой инициирования, после чего затворный блок 10 с затвором 13 с помощью электролебедки 17 придвигают вплотную к отсеку нагружения 4 и подпирают массивными подпорными блоками 7. К заднему торцу отсека торможения 6 придвигают массивный подпорный блок 8. Отбойный подпорный блок 9 устанавливают на определенном расстоянии, обеспечивающем плавное истечение тормозной среды 16 и торможение подпорного блока 8, принимающего усилие тормозной среды 16.
Инициирование нагружающего заряда 12 производят от электродетонатора 14 (ЭДВ-1 или АТЭД15) через взрывопроводящий мостик 15, выполненный из пластического ВВ. Испытательная нагрузка формируется при инициировании нагружающего заряда 12 возникающим давлением продуктов его взрывчатого превращения. Испытательный контейнер 11 с ОИ, нагруженный и разогнанный в отсеке нагружения 4 в результате этого воздействия, проходит отсек сброса продуктов взрыва 5 и затормаживается в отсеке торможения 6 путем сжатия, присоединения массы и вытеснения из отсека торможения 6 низкоплотной тормозной среды 16 (полиэтиленовая стружка, пенополистирол, пенопласт и т.п.). После остановки испытательный контейнер 11 извлекают из тормозного отсека 6 и направляют на разборку и дефектацию.
Измерение давления продуктов взрывчатого превращения нагружающего заряда 12 в отсеке нагружения 6 и скорости испытательного контейнера 11 производят датчиками, установленными на затворе 13 и на внутренних стенках отсеков нагружения 4, сброса продуктов взрыва 5 и торможения 6. Регистрацию параметров перегрузок и деформаций узлов и деталей ОИ производят датчиками и автономными регистраторами, установленными непосредственно на ОИ, и датчиками, соединенными разрушаемыми линиями связи (измерительными жгутами 18) со стационарной измерительной аппаратурой системы регистрации 19.
Для расширения диапазона создаваемых ударных нагрузок предусмотрена возможность изменения амплитуды и формы импульса нагрузки за счет использования нагружающего заряда с взрывным инициированием из порохов различных марок и изменения начального положения испытательного контейнера 11, следовательно, плотности заряжания и длины отсека нагружения 6. Возможность реализации интенсивных ударных нагрузок при существенно меньшем рабочем давлении в отсеке нагружения 6 позволяет существенно упростить конструкцию отсека нагружения 6 и установки в целом.
Проведенные на опытном экземпляре установки испытания показали, что предлагаемое техническое решение обеспечивает возможность получения ударных импульсов в широком диапазоне основных характеристик
(амплитуды, крутизны фронта, длительности импульса) при минимальных затратах на подготовку и проведение испытаний различных объектов. На фиг.2 приведена фотография общего вида опытного ударного стенда.
Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленной полезной модели следующей совокупности условий:
ударный стенд, воплощающий заявленную полезную модель, предназначен для испытания ударостойких объектов на воздействие интенсивных ударных нагрузок;
для заявленного ударного стенда в том виде, как он охарактеризован в формуле на полезную модель, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов;
ударный стенд, воплощенный в заявленной полезной модели, способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем достигаемого технического результата.
Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует критерию «промышленная применимость».