RU112765U1

RU112765U1 - SHOCK TEST STAND

Info

Publication number: RU112765U1
Application number: RU2010138215/28U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Кириллович Ботвинкин; Константин Викторович Лизунов; Алексей Вячеславович Родионов; Владимир Николаевич Хворостин
Priority date: 2010-09-15
Filing date: 2010-09-15
Publication date: 2012-01-20

Abstract

Стенд для ударных испытаний, содержащий взрывную камеру с зарядом ВВ, разгонный отсек с размещенным внутри него контейнером и пневмоотсек, обеспечивающий торможение контейнера после приобретения им заранее заданной скорости в разгонном отсеке, отличающийся тем, что пневмоотсек снабжен перекрывающей его выходное отверстие пластиной, по крайней мере, с одним отверстием, площадь сечения которого выбрана из условия обеспечения полной остановки контейнера в стенде. A shock test stand containing an explosion chamber with an explosive charge, an acceleration compartment with a container located inside it and an air compartment that ensures the container is decelerated after it acquires a predetermined speed in the booster compartment, characterized in that the air compartment is equipped with a plate overlapping its outlet opening, at least , with one hole, the cross-sectional area of which is selected from the condition of ensuring the complete stop of the container in the stand.

Description

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к баллистическим установкам, предназначенным для испытания на ударные воздействия конструкций различного назначения, материалов, приборов и т.п.The invention relates to testing equipment, in particular to ballistic installations intended for impact testing of structures for various purposes, materials, devices, etc.

Известна установка для ударных испытаний (см. С.А.Новиков, В.А.Петров, В.А.Сушков, В.Н.Хворостин, Новосибирск, АН СССР Сибирское отделение, Физика горения и взрыва, №4, стр.147-151, 1989 г.), содержащая одну или несколько взрывных камер, разгонный, дренажный и тормозной отсеки, причем торможение объекта, подвергшегося испытательной нагрузке, - в дальнейшем контейнер, производится за счет неупругого присоединения к нему массы полиэтиленовой стружки, заполняющей тормозной отсек, а на финишном участке - за счет деформации тормозного демпфера.Known installation for impact testing (see S. A. Novikov, V. A. Petrov, V. A. Sushkov, V. N. Khvorostin, Novosibirsk, USSR Academy of Sciences, Siberian Branch, Physics of Combustion and Explosion, No. 4, p. 147 -151, 1989), containing one or more explosive chambers, acceleration, drainage and brake compartments, and the object subjected to the test load is braked in the future as a container due to the inelastic connection of a mass of plastic shavings to it, filling the brake compartment, and at the finish - due to deformation of the brake damper.

Недостатком данной установки является непрогнозируемое торможение, зависящее от ряда неконтролируемых параметров (плотность забивки полиэтиленовой стружки, геометрические размеры и т.п.).The disadvantage of this installation is unpredictable braking, depending on a number of uncontrolled parameters (density of driving plastic chips, geometric dimensions, etc.).

Известна установка, принятая за прототип, предназначенная для экспериментальной отработки ракетно-артиллерийского вооружения на воздействие интенсивных механических нагрузок (см. А.К.Ботвинкин, А.В.Родионов, В.Н.Хворостин, Москва, Российская Академия ракетных и артиллерийских наук, Известия РА РАН, выпуск 3 (48), стр.14-18, 2006 г.); включающая массивный откатник, в задачу которого входит уменьшение перемещения стенда в процессе проведения опыта, взрывную камеру (или взрывной генератор давления) - основной энергетический узел стенда, во внутреннем объеме которого осуществляется подрыв заряда ВВ, заряд ВВ, обеспечивающий необходимую энергию нагружающего импульса, устройство, обеспечивающее формирование формы нагружающего импульса - глушитель ударных волн, разгонный отсек, представляющий собой цилиндрическую камеру, в которой происходит нагружение контейнера механическим импульсом, калибр которой определяет калибр стенда и максимальные поперечные размеры контейнера. В боковых стенках разгонного отсека расположены дренажные отверстия, предназначенные для сброса давления продуктов взрыва. Положение отверстий - расстояние от глушителя ударных волн до переднего среза отверстий, определяет заданную длительность нагружения контейнера в каждом конкретном стенде. Кроме того, известная установка содержит пневмоотсек, состоящий из отсеков высокого и низкого давлений, выполняющих роль пневматического цилиндра, обеспечивающего торможение контейнера за счет сжатия им в процессе движения воздуха, находящегося в отсеках, мембранные отсеки - узлы или детали, содержащие корпуса отсеков, в которых закреплены тонкостенные мембраны, обеспечивающие герметичность отсека высокого давления и ограничивающие его объем, буферную массу - специальную конструкцию, монолитную или сборную, обеспечивающую минимизацию перегрузок при торможении контейнера, и силовые элементы - элементы конструкции стенда, обеспечивающие соединение его в единую конструкцию. Вес и конструкция буферной массы, а также положение ее в отсеке низкого давления определяются расчетным путем с учетом данных, полученных в процессе специально проведенных калибровочных опытов.A known installation adopted as a prototype designed for the experimental testing of rocket and artillery weapons under the influence of intense mechanical loads (see A.K. Botvinkin, A.V. Rodionov, V.N. Khvorostin, Moscow, Russian Academy of Missile and Artillery Sciences, Proceedings of the RA RAS, issue 3 (48), pp. 14-18, 2006); including a massive churner whose task is to reduce the movement of the stand during the experiment, the blast chamber (or explosive pressure generator) is the main energy node of the stand, in the internal volume of which the explosive charge is blown, the explosive charge provides the necessary energy of the loading pulse, the device providing the formation of the shape of the loading pulse - shock wave silencer, acceleration compartment, which is a cylindrical chamber in which the loading of the container of the fur nical momentum gauge which determines the size of the stand and the maximum transverse dimensions of the container. In the lateral walls of the booster compartment there are drainage holes designed to relieve the pressure of the explosion products. The position of the holes - the distance from the muffler of the shock waves to the front cut of the holes, determines the specified duration of loading the container in each particular stand. In addition, the known installation contains a pneumatic compartment, consisting of high and low pressure compartments, acting as a pneumatic cylinder, which provides braking of the container by compressing it during the movement of air in the compartments, membrane compartments — units or parts containing compartment compartments in which thin-walled membranes are fixed, which ensure the tightness of the high-pressure compartment and limit its volume, the buffer mass is a special design, monolithic or prefabricated, ensuring minimization overloads container braking and power elements - elements stand structure, linking it into a unitary structure. The weight and design of the buffer mass, as well as its position in the low-pressure compartment, are determined by calculation, taking into account data obtained in the course of specially conducted calibration experiments.

Торможение контейнера в установке происходит за счет последовательного сжатия воздуха в пневмоотсеках высокого и низкого давлений и постепенного перехода кинетической энергии испытательного контейнера в потенциальную энергию сжатого воздуха, а затем, после прорыва последней мембраны, в кинетическую энергию буферной массы, которая после завершения процесса торможения контейнера приобретает скорость, близкую к скорости контейнера, и с этой скоростью вылетает из пневмоотсека.The braking of the container in the installation occurs due to the successive compression of the air in the pneumatic compartments of high and low pressures and the gradual transition of the kinetic energy of the test container to the potential energy of compressed air, and then, after breaking through the last membrane, into the kinetic energy of the buffer mass, which after the container braking process is completed, acquires speed close to the speed of the container, and at this speed takes off from the pneumatic compartment.

Недостатком данной установки является необходимость применения в ней буферной массы, которую необходимо тормозить после вылета из пневмоотсека с высокой скоростью. При достаточно больших буферных массах (более нескольких сотен килограмм), вылетающих из пневоотсека со скоростями несколько сотен метров в секунду, проблема их торможения становится сложной технической задачей, что увеличивает опасность проведения работ.The disadvantage of this installation is the need to use a buffer mass in it, which must be slowed down after departure from the pneumatic compartment at high speed. With sufficiently large buffer masses (more than several hundred kilograms) flying out of the pneumatic compartment at speeds of several hundred meters per second, the problem of their braking becomes a difficult technical task, which increases the risk of work.

Решаемая техническая задача состоит в обеспечении торможения контейнера в пневмоотсеке без применения буферной массы за счет сжатого воздуха, находящегося в пневмоотсеке перед движущимся контейнером.The technical task to be solved is to ensure that the container brakes in the pneumatic compartment without using a buffer mass due to the compressed air in the pneumatic compartment in front of the moving container.

Указанная техническая задача решена за счет того, что стенд для ударных испытаний, содержащий взрывную камеру с зарядом ВВ, разгонный отсек с установленным в нем контейнером и пневмоотсек, обеспечивающий торможение контейнера после приобретения им заранее заданной скорости в разгонном отсеке, снабжен перекрывающей выходное отверстие пластиной, по крайней мере, с одним отверстием, площадь сечения которого выбрана из условия обеспечения полной остановки контейнера в стенде.The specified technical problem is solved due to the fact that the stand for shock testing, containing an explosive chamber with a charge of explosives, an acceleration compartment with a container installed in it and a pneumatic compartment, which ensures braking of the container after it acquires a predetermined speed in the acceleration compartment, is equipped with a plate covering the outlet with at least one hole, the cross-sectional area of which is selected from the condition of ensuring a complete stop of the container in the stand.

Такая остановка обеспечивается за счет того, что диаметр отверстия (или нескольких отверстий) в пластине, через которое происходит истечение воздуха из пневмоотсека, выбран меньшим диаметра пневмоотсека, в котором как поршень под действием инерционных сил движется контейнер. Поскольку скорость истечения воздуха ограничена размером отверстия (или отверстий) в пластине, в объеме пневмоотсека, заключенном между передним торцом контейнера и пластиной, перекрывающей пневмоотсек, воздух находится под избыточным давлением, которое, воздействуя на передний торец контейнера, создает постоянно действующее усилие торможения последнего.Such a stop is provided due to the fact that the diameter of the hole (or several holes) in the plate through which air flows from the pneumatic compartment is smaller than the diameter of the pneumatic compartment in which the container moves like a piston under the action of inertial forces. Since the rate of air outflow is limited by the size of the hole (or holes) in the plate, in the volume of the pneumatic compartment enclosed between the front end of the container and the plate overlapping the pneumatic compartment, the air is under excess pressure, which, acting on the front end of the container, creates a permanent braking force of the latter.

На приведенной фигуре показан заявляемый стенд для ударных испытаний.The figure shows the inventive stand for impact testing.

Стенд для ударных испытаний содержит массивный откатник 1, взрывную камеру (или взрывной генератор давления) 2, заряд ВВ 3, устройство, обеспечивающее формирование нагружающего импульса (глушитель ударных волн) 4, контейнер 5, размещенный внутри разгонного отсека 6 с дренажными отверстиями 7, пневмоотсек, состоящий, например, из отсека 8 высокого давления, ограниченного с двух сторон мембранными отсеками 9, и отсека 10 низкого давления, пластину 11, перекрывающую выход из пневмоотсека, с отверстием 12, силовые элементы 13, объединяющие ударный стенд в единую конструкцию. Площадь сечения отверстия (отверстий) выбирается из условия обеспечения полной остановки контейнера в стенде с учетом калибра установки, массы контейнера и его скорости перед выходом в пневмоотсек, объема пневмоотсека и величины давления в нем.The shock test stand contains a massive roll-off device 1, an explosive chamber (or an explosive pressure generator) 2, a charge of explosives 3, a device providing the formation of a loading impulse (a shock-absorber) 4, a container 5 located inside the acceleration compartment 6 with drainage holes 7, a pneumatic compartment , consisting, for example, of a high-pressure compartment 8, bounded on both sides by membrane compartments 9, and a low-pressure compartment 10, a plate 11 blocking the outlet of the pneumatic compartment, with an opening 12, power elements 13 that combine an impact stand into a single design. The cross-sectional area of the hole (s) is selected from the condition that the container in the stand is completely stopped, taking into account the caliber of the installation, the weight of the container and its speed before entering the pneumatic compartment, the volume of the pneumatic compartment and the pressure in it.

Стенд для ударных испытаний работает следующим образом. Заряд ВВ 3 подрывается во взрывной камере 2, после чего продукты взрыва из полости взрывной камеры 2 через отверстия глушителя ударных волн 4 проникают в полость разгонного отсека 6 и, воздействуя на днище контейнера 5, разгоняют последний. После прохождения контейнером 5 дренажных отверстий 7 продукты взрыва выходят из разгонного отсека 6 в окружающее стенд пространство, а контейнер 5, продолжая двигаться с постоянной скоростью, доходит до первого мембранного отсека 9 и, прорвав мембрану, запирающую отсек 8 высокого давления, начинает тормозиться, сжимая находящийся в отсеке 8 воздух.Stand for impact testing works as follows. The explosive charge 3 is detonated in the explosive chamber 2, after which the products of the explosion from the cavity of the explosive chamber 2 through the openings of the shock wave silencer 4 penetrate into the cavity of the accelerating compartment 6 and, acting on the bottom of the container 5, accelerate the latter. After the container 5 passes through the drainage holes 7, the explosion products exit the accelerating compartment 6 into the space surrounding the stand, and the container 5, continuing to move at a constant speed, reaches the first membrane compartment 9 and, breaking through the membrane that closes the high-pressure compartment 8, starts to slow down, compressing air in compartment 8.

После достижения давления воздуха, находящегося в полости отсека 8 в объеме между передним торцом движущегося контейнера 5 и вторым мембранным узлом 9, некой, заранее заданной величины, соответствующей пределу прочности мембраны, последняя, под воздействием давления воздуха разрывается, и воздух начинает перетекать в отсек 10, за счет чего в отсеке 10 начинает подниматься давление, и воздух из отсека 10 начинает выходить через отверстие 12 в пластине 11 в пространство, окружающее стенд. Поскольку расход выходящего из отсека 10 воздуха ограничен пропускной способностью отверстия 12 в пластине 11, а контейнер 5 продолжает двигаться в отсеке 10, сжимая находящийся в нем воздух, скорость контейнера 5 продолжает падать, в связи с чем интенсивность сжатия воздуха, находящегося в полости отсека 10 между передним торцом контейнера 5 и пластиной 11, снижается и в некоторый момент времени рост давления в этой полости прекращается. В связи с дальнейшим снижением скорости контейнера 5 давление в полости отсека 10 низкого давления начинает также снижаться. Тем не менее, контейнер продолжает двигаться с уменьшением скорости, вплоть до полной остановки.After reaching the pressure of the air located in the cavity of the compartment 8 in the volume between the front end of the moving container 5 and the second membrane unit 9, a certain predetermined value corresponding to the tensile strength of the membrane, the latter breaks under the influence of air pressure, and air begins to flow into the compartment 10 due to which pressure begins to rise in compartment 10, and air from compartment 10 begins to exit through the hole 12 in the plate 11 into the space surrounding the stand. Since the flow rate of the air leaving the compartment 10 is limited by the throughput of the hole 12 in the plate 11, and the container 5 continues to move in the compartment 10, compressing the air contained in it, the speed of the container 5 continues to decrease, and therefore the compression rate of the air in the cavity of the compartment 10 between the front end of the container 5 and the plate 11, decreases and at some point in time the pressure increase in this cavity stops. Due to a further decrease in the speed of the container 5, the pressure in the cavity of the low-pressure compartment 10 also begins to decrease. Nevertheless, the container continues to move with a decrease in speed, up to a complete stop.

Применение заявляемого стенда для ударных испытаний позволяет осуществлять торможение контейнера практически с любой заранее заданной интенсивностью торможения за счет выбора диаметра отверстия (или отверстий) в пластине, перекрывающей выходное отверстие, без применения буферной массы.The use of the inventive test bench for impact tests allows the container to brake with virtually any predetermined braking intensity by selecting the diameter of the hole (or holes) in the plate overlapping the outlet without using a buffer mass.

Работа стенда проверена экспериментально и планируется к применению во всех ударных стендах аналогичного назначения.The work of the stand was tested experimentally and is planned for use in all shock stands of a similar purpose.

Claims

Impact test bench comprising an explosive chamber with an explosive charge, an acceleration compartment with a container located inside it, and a pneumatic compartment, which allows the container to brake after acquiring a predetermined speed in the acceleration compartment, characterized in that the pneumatic compartment is equipped with a plate covering at least its outlet , with one hole, the cross-sectional area of which is selected from the condition of ensuring a complete stop of the container in the stand.