УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ НА ПРОЧНОСТЬ КАНАЛЬНЫХ ТВЕРДОТОПЛИВНЫХ ЗАРЯДОВ

Полезная модель относится к средствам обучения и может быть использована в учебном процессе для экспериментального определения разности главных напряжений и коэффициента концентрации напряжений поляризационно-оптическим методом.
Известна установка для демонстрации режимов работы ракетного двигателя твердого топлива, содержащая камеру сгорания, размещенную на стапеле, заряд, находящийся внутри камеры сгорания, воспламенитель, соединенный с передним торцом заряда, систему замера значений давления, подходящую к нижней части камеры сгорания, сопло, с возможностью шарнирного вращения вокруг оси, укрепленной в нижней части камеры сгорания, перпендикулярно оси симметрии камеры сгорания, и снабжена крюком, жестко укрепленным на поверхности сопла, диаметральноперпендикулярно оси вращения сопла, входящим в защемление с рычагом, шарнирно закрепленным на скобе, соединенной с корпусом камеры сгорания, маятником, жестко закрепленным на кронштейне, установленным на стапеле, с возможностью удара по рычагу в нижней части траектории маятника, пультом управления, закрепленным с возможностью обеспечения контакта электромагнитных стопоров, пружинного стопора, подвижных контактов с маятником и ванной, с воспламенителем, с электропневмоклапаном в системе выброса заряда, размещенной на стапеле, состоящей из воздушного баллона, соединенного трубопроводом через редуктор с ресивером, который, в свою очередь, соединен трубопроводом с электропневмоклапаном, соединенным с обратным клапаном, который соединен трубопроводом с форсункой, размещенной герметично на переднем торце двигателя (Патент РФ на полезную модель №59825, 2006 г.).
Известно устройство для испытания на прочность канальных твердотопливных зарядов, включающее заряд, канал которого заполнен жидкостью, герметизирующую канал крышку с отверстиями, узел нагружения, включающий механизм ударного действия и поршень, при этом поршень установлен в отверстие крышки и размещен в жидкости, а механизм ударного действия установлен на одной оси с поршнем (Патент РФ №2211359, 2002 г.).
Известно устройство для испытания на прочность канальных твердотопливных зарядов, содержащее корпус, герметизирующую крышку, испытуемый заряд, размещенный в корпусе, узел нагружения, в него введены пять тензорезисторов, причем три из них установлены с внутренней стороны заряда, два из которых расположены параллельно продольной оси заряда, а третий - перпендикулярно к ней, остальные два - с наружной стороны корпуса, один - параллельно продольной оси корпуса, а другой - перпендикулярно к ней и все пять тензорезисторов подключены к регистрирующему устройству, испытуемый заряд прочно скреплен с корпусом, а в системе нагружения рабочим телом является воздух (RU №96614, МПК F02К 9/96, опубл. 10.08.2010 г.).
Наиболее близким по технической сущности решением является устройство для испытания на прочность канальных твердотопливных зарядов, содержащее корпус, герметизирующую крышку, испытуемый заряд, размещенный в корпусе, узел нагружения, в системе нагружения рабочим телом является воздух, узел нагружения выполнен в виде полости, образованной корпусом, герметизирующей крышкой, стаканом и резиновой мембраной, облегающей боковой торец испытуемого заряда, расположенного на оптической оси между полярископом-поляриметром и анализатором и светофильтром, кроме того, полость соединена воздушной магистралью через вентиль, редуктор и манометр с баллоном (Патент РФ на полезную модель №170353, 2017 г).
Недостатком прототипа является невозможность точного вычисления экспериментального значения коэффициента концентрации напряжений.
Задачей полезной модели является повышение достоверности исследования при изучении процессов, протекающих внутри твердотопливных зарядов по исследованию напряжений на прозрачных геометрически подобных моделях методом фотоупругости за счет более точного определения значения оптической постоянной материала.
Техническим результатом является возможность точно экспериментально вычислить значение оптической постоянной данного материала при определении коэффициента концентрации напряжений.
Сущность полезной модели заключается в том, что в устройстве для испытания на прочность канальных твердотопливных зарядов, содержащем корпус, герметизирующую крышку, стакан, резиновую мембрану, испытуемый заряд, расположенный на оптической оси между полярископом-поляриметром и анализатором и светофильтром, узел нагружения, соединяющий корпус воздушной магистралью через вентиль, редуктор и манометр с баллоном, стакан выполнен в виде поршня с язычком, резиновая мембрана зажата между герметизирующей крышкой и корпусом, на котором закреплено с помощью гайки кольцо, жестко зафиксированное на стойке полярископа-поляриметра, а испытуемый заряд зажат между язычком и основанием, установленным на кольце.
Новизна заключаются в том, что стакан выполнен в виде поршня с язычком, резиновая мембрана, зажата между герметизирующей крышкой и корпусом, на котором закреплено с помощью гайки кольцо, жестко зафиксированное на стойке полярископа-поляриметра, а испытуемый заряд зажат между язычком и основанием, установленным на кольце.
Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области и смежных областях позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявленном устройстве.
На фиг. 1 изображен общий вид устройства.
В корпусе 1 с поршнем 2 и язычком 3 торец поршня 2 облегает резиновая мембрана 4, зажатая между герметизирующей крышкой 5 и корпусом 1. На корпусе 1 закреплено с помощью гайки 6 штуцера 7 кольцо 8, жестко зафиксированное на стойке полярископа-поляриметра. Испытуемый заряд 9, расположенный на оптической оси между полярископом-поляриметром и анализатором и светофильтром, зажимают между язычком 3 и основанием 10, установленным на кольце 8. Штуцер 7 соединен воздушной магистралью с узлом нагружения 11 (на чертеже не показано).
Устройство работает следующим образом.
Открывают баллон со сжатым воздухом узла нагружения 11, плавно нагружают редуктор вращением его маховика по часовой стрелке. Сжатый воздух заданного давления через штуцер 7 давит на резиновую мембрану 4, которая, в свою очередь, через поршень 2 и язычок 3 действует на испытуемый заряд 9. Изменяя редуктором величину давления, добиваются появления в центре диска полос 1, 2, 3 и 4-го порядка. Давление контролируют по манометру.
Плавно разгружают редуктор вращением его маховика против часовой стрелки, стравливают давление из полости над поршнем 2. Фиксируют и записывают показания манометра при прохождении через центр диска полос 4, 3, 2 и 1-го порядков. Оптически активный материал ЭД-6М при комнатной температуре является линейно упругим и для него справедлива линейная зависимость между порядком полос n и разностью главных напряжений.
Подсчитывают значение оптической постоянной , для которой известны теоретические значения главных напряжений в круглом диске диаметром d и толщиной h, сжатой сосредоточенными силами F вдоль диаметра
где n - порядок полосы, находящейся в центре диска, при действии силы F.
Предлагаемое устройство существенно повышает достоверность исследования при изучении процессов, протекающих внутри твердотопливных зарядов, обеспечивает возможность точного экспериментального вычисления значения оптической постоянной данного материала при определении коэффициента концентрации напряжений на прозрачных геометрически подобных моделях методом фотоупругости.