СТЕНД ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ
DYNAMIC TEST STAND

Изобретение относится к испытательной технике. Преимущественная область использования - исследование стойкости различных изделий, их узлов и приборов к воздействию инерционных импульсных нагрузок.
Эксперименты такого вида включают в себя разгон объекта испытания на стенде с реализацией импульса разгонной перегрузки заданной формы и последующее торможение, при котором величина перегрузки должна быть, по крайней мере, на порядок ниже разгонной.
Известен ударный стенд, описанный в статье А.К.Ботвинкина, Н.В.Брюханова 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., стр.177, рис.2. Стенд включает в свой состав взрывную камеру с зарядом ВВ, один торец которой закрыт подвижной пробкой (затвором), закрепленной на массивном откатнике, а на другом торце размещена дроссельная заглушка с отверстиями и мембраной, разгонный отсек (ствол) с установленным в нем контейнером с объектом испытания и тормозной отсек, выполненный в виде четырех направляющих и оканчивающийся конусной втулкой. В тормозном отсеке последовательно по ходу движения объекта испытания размещены пенопластовый демпфер и тормозная масса в виде полиэтиленовой стружки, а в конце отсека установлен пенополистирольный демпфер, работающий на принципе продавливания через конусную втулку. К недостаткам данного стенда следует отнести:
- большие величины нагрузок, действующих на объект испытания при его торможении;
- сложные и трудоемкие в эксплуатации конструкции взрывной камеры и тормозного отсека.
Известен «Стенд для динамических испытаний», патент РФ №2280849, МПК 8 G01M 7/08, опубл. 27.07.06, бюл. №21, выбранный в качестве прототипа и содержащий основание, на котором установлено разгонное устройство, выполненное в виде ствола и размещенного в нем источника давления, поршень (контейнер), своей хвостовой частью заходящий в ствол и выступающий за его срез, выполненный с возможностью закрепления объекта испытания снаружи ствола, установленные на основании снаружи ствола одну верхнюю и одну нижнюю рельсовые направляющие, продольные оси которых лежат в плоскости, проходящей через продольную ось ствола. Поршень выполнен с возможностью перемещения по закрепленным снаружи ствола одной верхней и одной нижней направляющим, а разгонное устройство выполнено с возможностью перемещения по нижней направляющей - той же, что и поршень. Длина верхней направляющей может быть меньше, чем длина нижней направляющей, но при этом должна обеспечивать возможность движения поршня по обеим направляющим на пути, составляющем не менее длины его заходной части. В данном стенде отсутствует возможность реализации инерционных импульсных нагрузок большой длительности вследствие ограниченной длины хвостовой части поршня, заходящей в ствол разгонного устройства.
Решаемой технической задачей является реализация условий нагружения объекта испытания, приближенных к натурным.
Ожидаемый технический результат заключается в обеспечении возможности проводить испытания в широком диапазоне длительностей и амплитуд инерционных импульсных нагрузок, прилагаемых к объекту испытания.
Технический результат достигается за счет использования стенда для динамических испытаний, содержащего основание, установленное на нем разгонное устройство, представляющее собой ствол с размещенным в нем источником давления, закрепленную на основании рельсовую направляющую, контейнер для объекта испытания, выполненный с возможностью перемещения по рельсовой направляющей. В отличие от прототипа в предлагаемом стенде рельсовая направляющая выполнена проходящей внутри ствола. Источник давления размещен внутри затвора, выполненного с возможностью перемещения по рельсовой направляющей. Контейнер расположен в стволе. На обращенных друг к другу торцах контейнера и затвора размещены обтюраторы. Источник давления может быть дополнительно снабжен сменным соплом. Внутри источника давления перед соплом может быть установлена мембрана.
Выполнение рельсовой направляющей проходящей внутри ствола позволяет организовать при выстреле противоположно направленное движение контейнера и затвора в стволе и за его пределами, исключив этим нагружение ствола продольными усилиями.
Размещение источника давления внутри затвора позволяет использовать последний в качестве корпуса источника давления, упростив тем самым конструкцию стенда.
Выполнение затвора с возможностью перемещения по рельсовой направляющей обеспечивает его ориентированное движение в стволе и за его пределами с последующим плавным торможением.
Расположение контейнера в стволе позволяет проводить нагружение расположенного в нем объекта испытания с требуемой длительностью действия разгонной перегрузки.
Размещение на обращенных друг к другу торцах контейнера и затвора обтюраторов исключает прорыв газов из рабочего объема, расположенного между контейнером и затвором, до их выхода из ствола.
Снабжение источника давления сменными соплами с различными диаметрами критического сечения позволяет изменять форму импульса перегрузки, действующей на объект испытания при разгоне контейнера.
Установка внутри источника давления перед соплом мембраны, рассчитанной на требуемое давление вскрытия, позволяет управлять длительностью фронта нарастания разгонной перегрузки.
Конструкция и принцип действия предлагаемого стенда для динамических испытаний поясняются чертежами. На фиг.1 приведен общий вид стенда, на фиг.2 - вариант размещения объекта испытания на переднем торце контейнера, на фиг.3 - поперечное сечение ствола и рельсовой направляющей с элементами их крепления.
Стенд для динамических испытаний содержит основание 1 с установленными на нем разгонным устройством 2 и рельсовой направляющей 3. Разгонное устройство 2, в свою очередь, представляет собой ствол 4 (с размещенными в нем контейнером 5 с объектом испытания 6), затвор 7 с источником давления 8, например, пороховым, включающим пороховой заряд 9 и инициирующее устройство 10. Рельсовая направляющая 3 проходит внутри ствола 4. Для уменьшения загромождения поперечного сечения ствола 4 и увеличения полезного объема контейнера 5 для размещения объекта испытания 6 у части рельсовой направляющей 3, проходящей внутри ствола 4, удалены подошва и шейка. Контейнер 5 выполнен с возможностью перемещения по рельсовой направляющей 3 и представляет собой полый цилиндрический корпус 11, на боковой поверхности которого установлены башмаки 12, охватывающие головку 13 рельсовой направляющей 3. Затвор 7 также выполнен с возможностью перемещения по рельсовой направляющей 3 за счет охвата его боковой поверхностью головки 13 рельсовой направляющей 3. На обращенных друг к другу торцах контейнера 5 и затвора 7 размещены обтюраторы 14 и 15. Источник давления 8 может быть снабжен сменным соплом 16, при этом внутри источника давления 8 перед соплом 16 может быть установлена мембрана 17.
Стенд для динамических испытаний работает следующим образом.
1
Перед опытом контейнер 5 с объектом испытания 6 (в зависимости от габаритов объект испытания 6 может размещаться внутри корпуса 11 контейнера 5 (фиг.1), закрепляться снаружи на переднем торце контейнера 5 (фиг.2) или частично помещаться внутри него) и затвор 7 со снаряженным источником давления 8 по рельсовой направляющей 3 вдвигаются в ствол 4 с обеспечением заданных расстояний L и L.
1
После инициирования заряда 9 в источнике давления 8 пороховые газы, истекая из сопла 16, разгоняют контейнер 5, воздействуя на его торец со стороны обтюратора 14. Требуемые профиль изменения разгонной перегрузки, действующей на объект испытания 6, и ее амплитуда обеспечиваются путем подбора состава и массы порохового заряда 9, диаметра D сменного сопла 16 и объема ствола 4, ограниченного торцами контейнера 5 и затвора 7 и задаваемого путем изменения расстояния L между ними. Требуемая длительность действия разгонной перегрузки реализуется за счет размещения контейнера 5 на необходимом расстоянии L (длина разгонного участка) от переднего торца ствола 4. Управление длительностью фронта нарастания разгонной перегрузки в дополнение к изменению объема ствола 4, ограниченного торцами контейнера 5 и затвора 7 и задаваемого путем изменения расстояния L между ними, обеспечивается установкой перед соплом 16 мембраны 17 с требуемой величиной давления ее вскрытия.
После выхода контейнера 5 из ствола 4 он продолжает движение по рельсовой направляющей 3 до полной остановки, тормозясь за счет трения башмаков 12 о головку 13 рельсовой направляющей 3 и аэродинамического сопротивления. Действующая при этом на объект испытания 6 перегрузка пренебрежимо мала по сравнению с перегрузкой, действующей на него в процессе разгона контейнера 5.
Затвор 7, имеющий массу, существенно превосходящую массу контейнера 5, выходит из ствола после выхода из него контейнера 5, движется в противоположном ему направлении по этой же рельсовой направляющей 3 и тормозится под действием сил трения. Этим исключается необходимость применения для ствола противооткатных устройств вследствие отсутствия продольных нагрузок.
Предложенный стенд, благодаря простоте его конструкции и использованию проходящей через ствол рельсовой направляющей для перемещения контейнера с объектом испытания, позволит оперативно проводить исследования в широком диапазоне длительностей и амплитуд инерционных импульсных нагрузок, прилагаемых к объекту испытания, и малой величине перегрузки, действующей на контейнер при его торможении.