ИМИТАТОР ПРЕГРАДЫ
SIMULATOR OF BARRIER

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для проведения ударных испытаний.
В практике ударных испытаний приходится решать задачи, в которых исследуются процессы высокоскоростного соударения объекта с расположенной под углом к направлению его движения преградой в форме металлической плиты. Если поперечные размеры плиты не являются критичными для моделирования ударного взаимодействия, а разгон объекта испытания невыполним, испытания проводят в обращенной постановке, осуществив соударение разогнанного с помощью крупнокалиберной ствольной баллистической установки имитатора преграды по неподвижному исследуемому объекту.
Известно устройство снаряда, патент США №3610155, МПК G01M 9/00, 1971, имеющего разрезной цилиндрический корпус, состоящий из двух продольных половинок и имеющий внутри полость, в которой размещен разгоняемый снаряд (имитатор преграды), а снаружи - обтюрирующий пояс.
К недостатку данного устройства следует отнести невозможность:
- моделирования высокоскоростного соударения объекта с преградой, расположенной под углом к направлению движения объекта;
- обеспечения с требуемой точностью угла соударения объекта с имитатором преграды, вследствие наличия возмущений у последнего при отделении от разрезного цилиндрического корпуса (поддона).
Известен снаряд для легкогазовой пушки, конструкция которого приведена на рисунке 2.5 монографии под общей редакцией М.В. Жерноклетова «Методы исследования свойств материалов при интенсивных динамических нагрузках», Саров: ФГУП РФЯЦ-ВНИИЭФ, 2003, стр.41. Снаряд (имитатор преграды) состоит из металлической пластины-ударника, запрессованной в горячем состоянии в цилиндрический башмак из поликарбоната, и полиэтиленового колпачка, плотно надеваемого на башмак с заднего торца и обеспечивающего обтюрацию метающего газа.
К недостаткам данного устройства следует отнести невозможность моделирования высокоскоростного соударения объекта с преградой, расположенной под углом к направлению движения объекта.
Известен имитатор преграды, выбранный в качестве прототипа, конструкция которого приведена в сборнике докладов научной конференции «Молодежь в науке», Саров: ФГУП РФЯЦ-ВНИИЭФ, 2010, стр.429, рис.5. Имитатор преграды выполнен в форме металлического (из алюминиевого сплава АМг6) ударника со скошенной под заданным углом к его продольной оси плоскостью, размещенного на передней торцевой поверхности цилиндрического из полимерного материала (полиэтилена) обтюратора, снабженного коническим пояском на его наружной хвостовой части.
К недостатку данного имитатора преграды следует отнести невозможность моделирования с его помощью преграды в форме металлической плиты.
Решаемой технической задачей является создание устройства, позволяющего моделировать высокоскоростное соударение объекта с преградой в форме металлической плиты, расположенной под углом к направлению движения объекта.
Ожидаемый технический результат заключается в возможности воспроизведения приближенных к натурным условий ударного нагружения объекта при встрече с преградой.
Технический результат достигается за счет применения имитатора преграды, содержащего металлический ударник со скошенной под заданным углом к направлению его движения плоскостью и обтюратор из полимерного материала, причем ударник выполнен в форме плиты со ступенчатым профилем ее тыльной поверхности, размещенной на лицевой поверхности обтюратора, имеющей ответный ступенчатый профиль.
Сопоставительный анализ показывает, что предлагаемый имитатор преграды отличается от его прототипа совокупностью следующих конструктивных признаков:
- ударник выполнен в форме плиты;
- ударник выполнен со ступенчатым профилем его тыльной поверхности и размещен на лицевой поверхности обтюратора, имеющей ответный ступенчатый профиль.
Выполнение ударника в форме плиты является необходимым условием постановки ударных испытаний.
Выполнение ударника со ступенчатым профилем его тыльной поверхности и размещение на лицевой поверхности обтюратора, имеющей ответный ступенчатый профиль, исключают перемещение ударника по скошенной поверхности обтюратора под воздействием осевой перегрузки, возникающей при разгоне имитатора преграды в стволе баллистической установки.
На фиг.1 изображен имитатор преграды, на фиг.2 - сечение ударника в продольной плоскости, на фиг.3 - фрагмент ступенчатого профиля тыльной поверхности ударника и ответного ступенчатого профиля обтюратора, на фиг.4 - схема, поясняющая работу имитатора преграды.
Имитатор преграды (фиг.1, 2) содержит металлический ударник 1 со скошенной под заданным углом α к направлению его движения плоскостью А и обтюратор 2 из полимерного материала, причем ударник 1 выполнен в форме плиты со ступенчатым профилем (фиг.3) ее тыльной поверхности Б, размещенной на лицевой поверхности обтюратора 2, имеющей ответный плите ступенчатый профиль В. Удержание ударника 1 от смещения его на обтюраторе 2 может быть осуществлено постановкой крепежных элементов (например, шурупов) 3, не выполняющих при этом силовых функций.
Имитатор преграды работает следующим образом (фиг.4). При разгоне под действием давления метающего газа Р имитатора преграды 4 в стволе баллистической установки 5 на поверхность В обтюратора 2 действует сила реакции ударника 1, равномерно распределенная по поверхности их контакта. Каждый ступенчатый элемент 6 ударника 1 (фиг.3) опирается на ступенчатый уступ обтюратора 2, ориентированный перпендикулярно направлению действия силы реакции ударника. В условиях всестороннего сжатия обтюратора 2 в стволе реакция F от каждого элемента в основном будет направлена по нормали к поверхности уступа. Касательная же составляющая усилия, которая может возникнуть в результате малых деформаций обтюратора 2, будет незначительна и вполне может быть компенсирована прочностью его материала. После выхода имитатора преграды 4 из ствола 5 баллистической установки осуществляется ударное взаимодействие лобовой поверхности ударника, выполненного в форме плиты, расположенной под заданным углом к направлению его движения, с объектом исследований 7.
Применение предлагаемого имитатора преграды позволяет в приближенных к натурным условиям осуществлять в обращенных экспериментах исследования процессов высокоскоростного соударения объекта с расположенной под углом к направлению его движения преградой в форме металлической плиты.
Предлагаемый имитатор преграды прошел экспериментальную проверку, которая подтвердила его работоспособность.