УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ НА ПРОЧНОСТЬ КАНАЛЬНЫХ ТВЕРДОТОПЛИВНЫХ ЗАРЯДОВ

Полезная модель относится к средствам обучения и может быть использована в учебном процессе для экспериментального определения относительных деформаций канальных твердотопливных зарядов и корпусов ракетных двигателей на твердом топливе методом тензометрирования, с помощью цифрового тензометрического моста ЦТМ-3.
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, диаметрально-перпендикулярно оси вращения сопла, входящим в зацепление 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.).
Недостатком этой установки является отсутствие возможности испытания на прочность канальных твердотопливных зарядов и корпусов ракетных двигателей на твердом топливе.
Так же 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.).
Недостатком прототипа является то, что он не обеспечивает возможности испытания на прочность твердотопливных зарядов скрепленных с корпусом.
Цель полезной модели - разработка простого в конструктивном отношении устройства, обеспечивающего возможность определения прочностных характеристик твердотопливных зарядов, скрепленных с корпусом, применяемых в современном ракетостроении.
Указанная цель достигается тем, что устройство для испытания зарядов твердого топлива, содержащее корпус, герметизитующую крышку, испытуемый заряд, размещенный в корпусе, узел нагружения, снабженное пятью тензорезисторами, 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.
Существенное отличие заключается в том, что 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.
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 заявляемом устройстве.
На чертеже фиг.1 изображена установка (общий вид).
Корпус выполнен в виде круговой цилиндрической стеклопластиковой оболочки 1, запаянной с одной стороны, имитатора заряда 2 скрепленного с корпусом 1. Оболочка закрыта крышкой 3 и с помощью опор 4, 5 крепится к основанию 6. Пневматическая система нагружения состоит из баллона со сжатым воздухом 7, соединенного трубопроводом с редуктором 8, через нагружающий вентиль 9, манометр 10, вентиль “баллон” 11. От редуктора 8 трубопровод разделен на две воздушные магистрали, одна из которых соединена с клапаном предохранительным 12, другая же в свою очередь так же разделена еще на две воздушные магистрали, одна из которых соединена с вентилем “дренаж” 13, а другая с крышкой 3, через манометр 14 и вентиль “заряд” 15. Система регистрации включает в себя пять активных тензорезисторов 16, три из которых расположены с внутренней стороны имитатора заряда 2, причем два из них расположены параллельно продольной оси корпуса 1, а третий - перпендикулярно к ней, другие же два - с внешней стороны корпуса 1, один - параллельно ее продольной оси, а другой - перпендикулярно к ней. Два компенсационных тензорезистора 17 наклеены на дублирующие элементы, один - на резиновую пластину 18, а другой - на стеклопластиковую балку 19, и все они соединены электрическим проводом с переключателем датчиков ПД - 100М 20, он в свою очередь соединен электрическим проводом с цифровым тензометрическим мостом ЦТМ-3 21, который соединяется электрическим проводом с печатающим устройством 22.
Для нагружения имитатора заряда 2, скрепленного с корпусом в виде круговой цилиндрической стеклопластиковой оболочки 1, закрывается вентиль “дренаж” 13 и редуктор 8 находится в разгруженном состоянии. При открывании запорного вентиля 9, воздух под давлением проходит по трубопроводу, давление в котором определяется по манометру 10. Далее воздух поступает через открытый вентиль “баллон” 14 к редуктору 8. После плавного нагружения редуктора 8 воздух по трубопроводу поступает во внутреннюю полость имитатора заряда 2, скрепленного с корпусом в виде круговой цилиндрической оболочки 1, через манометр 14, который показывает давление перед входом в данное устройство, и открытый вентиль “заряд” 15. С помощью активных тензорезисторов 16 и компенсационных 17 измеряются деформации имитатора заряда 2, регулирование которых производится с помощью переключателя датчиков ПД - 100М 20. От них сигнал подается на цифровой тензометрический мост ЦТМ-3 21, на котором он оцифровывается, а далее эти показания выводятся на печатающем устройстве 22.
Устройство позволяет испытывать на прочность канальные твердотопливные заряды. В следствии того, что при возникновении избыточного давления во внутренней полости имитатора заряда 2, скрепленного с корпусом 1, происходит изменение его прочностных характеристик. Эти характеристики измеряются системой регистрации и отображаются на печатающем устройстве 22.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет определить относительные деформации канальных твердотопливных зарядов и корпусов ракетных двигателей на твердом топливе в зависимости от внутреннего избыточного давления в осевом и окружном направлениях, а так же увеличивает наглядность процесса обучения.