СТЕНД ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ОБЪЕКТОВ

Полезная модель относится к области исследования прочности конструкций путем приложения к ним ударных усилий, получаемых от воздействия взрыва, и может быть использована при создании стендов, предназначенных для сейсмических испытаний различных объектов.
Из учебника О.Н. Елисеева и А.М.Уздина «Сейсмостойкое строительство» (учебник. СПб,: Изд. ПВВИСУ, 1997, с.37- 41) известен сейсмовзрывной стенд. Стенд предназначен для испытания наземных конструкций, в том числе сейсмоизолированных, и оборудования различного назначения. Он включает прямоугольную металлическую конструкцию, опирающуюся с помощью сменных опорных элементов (сейсмоизоляторов) на подвижные опоры. Моделирование сейсмических колебаний производится на стенде с помощью двух формирующих нагрузку каскадов. Первый включает две опорные платформы (жесткие металлические балочные конструкции), установленные на фундаментные плиты на катках. При помощи боковых формирующих пневматических элементов, расположенных по торцам, и фиксирующего (куркового) устройства опорные платформы совершают движение в горизонтальном направлении. Второй каскад состоит из двух промежуточных платформ, имеющих опорные площадки для испытательного стола. Промежуточные платформы размещаются над первым каскадом на пневматических элементах. Ввод в систему энергии осуществляется с помощью восьми пороховых генераторов нагрузки (ПГН), установленных попарно по бокам промежуточных платформ. Крепление генераторов предусматривает возможность изменения угла их наклона к горизонтальной плоскости для регулирования интенсивности вертикальной и горизонтальной компонент движения. Стенд оснащен системой управления, сбора данных, первичной обработки и анализа результатов эксперимента. Стенд предназначен для решения двух основных задач: для испытаний крупногабаритных объектов массой до 500 тонн и для комплексных испытаний систем сейсмоизоляции.
Недостатком стенда является сложность конструкции, обусловленная наличием двух платформ, и узкий диапазон изменения направления сейсмоудара.
Известен стенд для сейсмических испытаний подземных металлоконструкций (см. описание к патенту на полезную модель №28918, публ. 20.04.2003),содержащий прямоугольную металлическую платформу, опирающуюся на упругие опорные элементы и имеющую возможность перемещения в горизонтальном направлении при помощи пороховых генераторов нагрузки и упругих опорных элементов, расположенных под платформой и между платформой и упорами, установленными слева и справа от платформы, на которой смонтирована камера, в которой размещен объект испытаний (прототип).
Недостатком прототипа является ограниченный диапазон вариаций угла воздействия ударной нагрузки.
Задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей стенда за счет варьирования угла воздействия в широком диапазоне.
Поставленная задача решается тем, что стенд для сейсмических испытаний объектов, содержащий платформу для установки исследуемого объекта, опирающуюся на опоры, связанные с грунтом, и упругие элементы, установленные между платформой и грунтом, а также устройства, создающие вертикальный и горизонтальный сейсмоудары с помощью взрыва взрывчатых веществ, установленные под платформой и по периметру платформы, содержит устройства, создающие сейсмоудар, выполненные в виде металлических цилиндров, заглушенных с одной стороны и открытых с другой, причем устройства, создающие горизонтальный сейсмоудар, заглушенными концами уперты в платформу, а открытыми концами направлены в сторону от ее центра, кроме того, устройства, создающие вертикальный сейсмоудар, расположены на выдвижной плите, размещенной под центром платформы.
На фиг.1 показан заявляемый стенд. На фиг.2 показано зарядное устройство в разрезе. На фиг.3 показано расположение периферийной группы зарядных устройств. На фиг 4. показана векторная диаграмма получения направленного взрыва.
Заявляемое устройство содержит горизонтальную платформу 1, лежащую свободно на опорах 2. Платформа 1 в нескольких противоположных точках через растяжки 3 соединена с якорями 4. Растяжки 3, выполненные из упругого материала, служат для возвращения платформы 1 в исходное состояние после производства взрывов. Под платформой 1 по ее центру размещена выдвижная плита 5, на которой расположены зарядные устройства 6, образующие центральную группу зарядных устройств, предназначенных для имитации вертикального сейсмоудара. Каждое зарядное устройство, представляет собой металлический цилиндр, открытый с одной стороны и заглушенный с другой, начиненный взрывчатым веществом 7.
Внутри тела платформы 1 по ее краю выполнены полости, в которых размещены зарядные устройства 8, образующие периферийные группы зарядных устройств. Зарядные устройства 8 заглушенными концами уперты в платформу 1, а открытыми концами направлены в сторону от ее центра.
Заявляемая полезная модель оснащена также пусковым устройством и средствами регистрации ударного воздействия на исследуемый объект 9.
Заявленная полезная модель работает следующим образом.
На платформу 1 помещают исследуемый объект 9.
Для имитации вертикально направленного сейсмоудара инициируют центральную группу зарядных устройств 6. Регистрируют реакцию исследуемого объекта 9.
Для создания горизонтального удара инициируют периферийную группу зарядных устройств 8.
Для создания сейсмоудара, направленного под углом к исследуемому объекту 9, одновременно инициируют зарядные устройства 6 и 8 в различных комбинациях. На фиг.4 показано формирование результирующего вектора удара при одновременном взрыве зарядов в центральной и периферийной группах зарядных устройств 6 и 8. На фиг.4 показан вектор Р верт., обозначающий воздействие центральной группы зарядных устройств 6, вектор Р гориз. обозначающий воздействие периферийной группы зарядных устройств 8, а также показан результирующий вектор сейсмоудара Р рез, направленный к вертикали под углом, зависящим от соотношения мощностей взрывов центральной и периферийной групп зарядных устройств 6 и 8..
Амплитуду сейсмоудара изменяют с помощью уменьшения или увеличения количества взрывчатого вещества 7 в зарядных устройствах 6 и 8.
Скважность сейсмоудара изменяют с помощью пускового устройства (не показано).
Преимущества заявляемой полезной модели:
- широкий диапазон варьирования угла сейсмоудара;
- разработка программ испытаний, обеспечивающих набор частот в спектральном составе, соответствующих спектрограмме реального землетрясения;
- обеспечение набора программ испытаний объекта, необходимых как для научных и лабораторных экспериментов, так и для промышленных испытаний;
- простота и экономичность реализации устройства;
- возможность многократного повторения эксперимента с обеспечением заданных параметров.