СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ИЗДЕЛИЙ НЕЗАМКНУТОЙ КОНФИГУРАЦИИ НА ПРОЧНОСТЬ
STRENGTH TEST METHOD FOR ARTICLES WITH OPEN CONFIGURATION

Изобретение относится к области испытаний изделий незамкнутой конфигурации, в частности, к испытаниям головных обтекателей ракет-носителей на прочность и несущую способность.
Из патентной литературы известен способ испытания изделий типа незамкнутых оболочек, например, полых незамкнутых корпусов в форме тела вращения, описанный в авт. св. СССР №1185175, МКИ G01 3/12, 3/02, 1982 г. и заключающийся в том, что образуют замкнутую полость путем присоединения к испытуемому изделию конструктивного элемента, замыкающего эту, до того не замкнутую, полость, с организацией входа-выхода рабочего тела в полученную замкнутую полость, обеспечивают нагрузку на испытуемое изделие в виде перепада давления на испытуемое изделие и по результату испытания судят о соответствии испытуемого изделия необходимым техническим условиям.
Однако в этом способе перепад давления создают за счет избыточного давления в созданной замкнутой полости, что затрудняет получение достоверной информации о прочности изделия, т.к. не полностью учитываются реальные условия эксплуатации изделия.
Также из патентной литературы известен способ испытания изделий незамкнутой конфигурации на прочность, заключающийся в том, что образуют замкнутую полость путем присоединения к испытуемому изделию конструктивного элемента, замыкающего эту, до того негерметичную, полость, с организацией входа-выхода рабочего тела в полученную замкнутую полость, обеспечивают нагрузку на испытуемое изделие в виде перепада давления путем откачки рабочего тела из образованной внутренней замкнутой полости с помощью вакуумной откачной системы и по результату испытания судят о соответствии испытуемого изделия необходимым техническим условиям (см., например, описание к авт. свид. СССР №1840411, МКИ G01M 3/08, 1990 г.)
Недостатком указанных известных способов является то, что они не используют заданный график или программу изменения нагрузки на испытуемый объект, воздействующие на изделие в процессе его эксплуатации, что не дает полного представления о соответствии испытуемого изделия заданным техническим условиям, обеспечивающим его надежность в процессе эксплуатации.
Задачей данного изобретения является создание способа испытания изделий незамкнутой конфигурации на прочность и/или несущую способность с достижением технического результата в виде возможности проверки или испытания с обеспечением заданного графика или программы изменения нагрузки на испытуемый объект, максимально приближенной к той, которой подвергается изделие при реальной эксплуатации, а также расширение арсенала технических средств при обеспечении нормальной эксплуатации изделий данного вида.
Данная задача решается таким образом, что в способе испытания изделий незамкнутой конфигурации на прочность, заключающемся в том, что образуют замкнутую полость путем присоединения к испытуемому изделию конструктивного элемента, замыкающего эту, до того незамкнутую, полость, обеспечивают нагрузку на испытуемое изделие в виде перепада давления путем откачки рабочего тела из образованной замкнутой полости с помощью вакуумной откачной системы и по результату испытания судят о соответствии испытуемого изделия необходимым техническим характеристикам. В соответствии с изобретением вакуумную откачку осуществляют как с учетом функции изменения негерметичности объекта испытаний, так и с учетом функции изменения газовыделения со стенок объекта посредством программного управления расходом откачиваемого рабочего тела.
Далее предлагаемое изобретение поясняется более подробно с использованием графических материалов.
На фиг.1 показано устройство и технические средства, используемые при реализации заявленного способа.
На фиг.2 показан график изменения нагрузки на испытуемое изделие в процессе его эксплуатации.
Устройство или технические средства (фиг.1), используемые для реализации заявленного способа, содержит следующие элементы:
оснастка или стендовое оборудование 1, на которое устанавливается испытуемое изделие 2 (объект испытаний), конструктивный элемент, замыкающий испытываемое изделие, например в нашем случае этот конструктивный элемент представляет крышку 3, которая закрывает открытую часть испытуемого изделия, в нашем случае, носовой обтекатель 2 ракеты-носителя. Крышка 3 (или сначала одна или уже в собранном с обтекателем 2 виде) устанавливается на оснастке 1.
К сборке - носовой обтекатель 2 и крышка 3, имеющей замкнутую (не обязательно полностью герметичную) полость, подсоединяется трубопровод 4 откачной вакуумной системы. На трубопроводе 4 монтируются дроссели 5, 6, 7, позволяющие изменять характеристики откачной вакуумной системы, в частности производительность.
Количество дросселей зависит от принятой программы испытаний,
Способ реализуется следующим образом.
Образовав на испытательном стенде замкнутую полость, подсоединяют ко входу-выходу трубопровод откачной вакуумной системы с группой дросселей. Затем производят вакуумную откачку как с учетом функции изменения негерметичности объекта испытаний (носового обтекателя), так и с учетом функции изменения газовыделения стенок объекта испытаний (стенок головного обтекателя) посредством программного управления расходом откачиваемого рабочего тела (воздуха). Главная задача при этом состоит в том, чтобы воспроизвести график (функцию) силового воздействия (перепада давления), действующего в процессе эксплуатации изделия.
Рассмотрим график изменения нагрузки следующего вида (фиг.2).
Для решения вопроса воспроизведения этой зависимости необходимо постоянно по времени решать задачу совместного выполнения следующих функций:
- заданного графика изменения нагрузки;
- изменяющейся в процессе откачки негерметичности объекта с оснасткой;
- при наличии газовыделения объекта - учет изменяющегося газовыделения объекта;
- характеристику откачной системы.
Для простоты задачи рассмотрим объект, в котором газовыделение отсутствует.
Для реализации заданного закона нагрузки (перепада) рассмотрим две функции:
- функцию откачной системы;
- функцию негерметичности.
Изменение давления внутри обтекателя подчиняется следующей зависимости:
где So - основная характеристика откачной системы, которая остается постоянной в довольно широком диапазоне давлений;
P - изменяющееся в процессе откачки давление внутри обтекателя (давление падает).
Таким образом, характеристика So Pdt будет падающей, если не менять искусственно ее параметры.
Σ
Q - это величина негерметичности объекта (обтекателя), которая со временем увеличивается в связи с тем, что перепад между внешней средой и внутри обтекателя увеличивается, так как давление внутри обтекателя падает в процессе откачки.
V - объем откачиваемой полости.
Таким образом, влиять на форму графика изменения заданной нагрузки можно с помощью изменения комплекса So Pdt и, в частности, изменения So путем изменения проводимости системы откачки путем перекрытия дросселей 5, 6, 7.
Точность воспроизведения функции нагрузки (см. фиг.2) будет зависеть от характеристики системы откачки, негерметичности объекта, требований точности воспроизведения заданной функции нагрузки, а также от количества дросселей 5, 6, 7 и т.д. системы откачки и графика их отключения.
В процессе воспроизведения нагрузки (перепада давления) производится оценка устойчивости и прочности объекта испытаний, в частности по тензодатчикам и датчикам перемещений, как в реальном масштабе времени, так и по результатам анализа и внешнего осмотра изделия (обтекателя) после испытаний.
Испытание считается выполненным успешно, если обтекатель сохранил свою целостность и несущую способность.