УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ НАРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ОБОЛОЧКИ

Полезная модель относится к измерительной технике, в частности к средствам измерения деформаций подкрепленной оболочки при испытаниях на прочность и может быть использована, например, в ракетостроении, а также в учебном процессе ВУЗов.
Известно устройство для исследования напряженно-деформированного состояния корпуса ракетного двигателя твердого топлива из армированных пластиков, содержащее тензорезисторы, упругий элемент, к которому по образующей равномерно наклеены тензорезисторы, причем нечетные параллельно, а четные перпендикулярно оси симметрии, измерительную аппаратуру, жестко закрепленный штуцер, упругий элемент выполнен в виде корпуса из армированных пластиков типа "кокон" с различным типом намоток, в устройство введена система нагружения внутренним давлением, состоящая из электрогидравлической машины, которая объединяет в один функциональный блок насос, электродвигатель и масляный бак, последовательно соединенная с упругим элементом через обратный клапан, клапанную коробку, вытеснитель, манометр и два вентиля гидравлическими магистралями, причем клапанная коробка состоит из распределителя жидкости, предохранительного клапана и дренажного вентиля (RU №163913, 2016 г.).
Наиболее близким по технической сущности решением является устройство для исследования напряженно-деформированного состояния оболочки, содержащее тензорезисторы, упругий элемент, к которому по образующей равномерно наклеены тензорезисторы, причем нечетные параллельно, а четные перпендикулярно оси симметрии, измерительную аппаратуру, систему нагружения внутренним давлением, жестко закрепленный штуцер, упругий элемент выполнен в виде трехслойной оболочки, первый и третий слои которой выполнены из армированных пластиков, а прочноскрепленный с ними промежуточный слой выполнен из пенопласта, тензорезисторы наклеены на наружную поверхность первого и третьего слоя (RU №189044, 2019 г.).
Недостатками является невозможность исследования напряженно-деформированного состояния подкрепленной оболочки.
Задачей полезной модели является расширение наглядных возможностей по определению окружных и осевых относительных деформаций в точках наружной поверхности гладкой оболочки и подкрепляющих шпангоутов.
Техническим результатом является оценка работоспособности гладкой оболочки различной толщины и подкрепляющих шпангоутов при его нагружении внутренним давлением.
Сущность полезной модели заключается в том, что в устройстве для исследования напряженно-деформированного состояния оболочки, содержащем тензорезисторы, упругий элемент, к которому по образующей равномерно наклеены тензорезисторы, причем нечетные параллельно, а четные перпендикулярно оси симметрии, жестко закрепленный штуцер, упругий элемент выполнен в виде подкрепленной оболочки, подкрепление состоит из двух стыковочных и одного промежуточного шпангоутов, причем промежуточный шпангоут делит оболочку пополам, толщина одной половины оболочки в два раза, больше другой, на наружную поверхность всех элементов оболочки по образующей наклеены тензорезисторы, попарно: один четный и один нечетный, на каждом шпангоуте, и как минимум - по три пары на каждой из половин оболочки, причем тензорезисторы выполнены с возможностью подключения к измерительной аппаратуре, а штуцер выполнен с возможностью подключения к системе нагружения внутренним давлением.
Новизна заключаются в том, что упругий элемент выполнен в виде подкрепленной оболочки, подкрепление состоит из двух стыковочных и одного промежуточного шпангоутов, причем промежуточный шпангоут делит оболочку пополам, толщина одной половины оболочки в два раза, больше другой, на наружную поверхность всех элементов оболочки по образующей наклеены тензорезисторы, попарно: один четный и один нечетный, на каждом шпангоуте, и как минимум - по три пары на каждой из половин оболочки, причем тензорезисторы выполнены с возможностью подключения к измерительной аппаратуре, а штуцер выполнен с возможностью подключения к системе нагружения внутренним давлением.
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 для исследования напряженно-деформированного состояния оболочки. Устройство содержит упругий элемент, выполненный в виде подкрепленной оболочки 1. Подкрепление состоит из двух стыковочных 2 и 3, и одного промежуточного 4 шпангоутов, причем промежуточный шпангоут 4 делит оболочку пополам, толщина верхней половины 5 оболочки в два раза, больше нижней половины 6. На наружную поверхность всех элементов оболочки 1 по образующей наклеены тензорезисторы, попарно: один четный 7 и один нечетный 8, на каждом шпангоуте 2, 3, 4, и как минимум - по три пары на каждой из половин 5 и 6 оболочки 1, соединенные с измерительной аппаратурой 9. В верхней части трехслойной оболочки 1 жестко закреплен штуцер 10, к которому подключена система нагружения внутренним давлением.
Устройство работает следующим образом.
Оболочку 1 через штуцер 10 нагружают внутренним давлением. Проводят регистрацию измерительной аппаратурой 9 показаний заданного массива датчиков 5 и 6 гладкой оболочки различной толщины и подкрепляющих шпангоутов, сравнивая их с начальными показаниями. Изменяя величину внутреннего давления, получаем наглядную картину восприятия действующих нагрузок гладкой оболочкой и подкрепляющих шпангоутов, а также влияние толщины оболочки на величину относительных деформаций. Применив формулы сопротивления материалов можно оценить напряженно-деформированное состояние подкрепленной оболочки 1 и ее работоспособность.
Данное устройство позволяет наглядно определить окружные и осевые относительные деформации в точках гладкой оболочки различной толщины и подкрепляющих шпангоутов, оценить напряженно-деформированное состояние подкрепленной оболочки 1, оценить вклад в несущую способность гладкой оболочки различной толщины и подкрепляющих элементов, уточнить правомерность расчетной схемы, допущений и методик проектировочного и проверочного расчетов подкрепленных оболочек.