RU2382345C1 - Устройство для нагружения двигателя внутреннего сгорания воздушной ударной волной - Google Patents
Устройство для нагружения двигателя внутреннего сгорания воздушной ударной волной Download PDFInfo
- Publication number
- RU2382345C1 RU2382345C1 RU2009107099/06A RU2009107099A RU2382345C1 RU 2382345 C1 RU2382345 C1 RU 2382345C1 RU 2009107099/06 A RU2009107099/06 A RU 2009107099/06A RU 2009107099 A RU2009107099 A RU 2009107099A RU 2382345 C1 RU2382345 C1 RU 2382345C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- control unit
- input
- shock wave
- combustion engine
- output
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Testing Of Engines (AREA)
Abstract
Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытаний двигателей внутреннего сгорания (ДВС) воздушной ударной волной, преимущественно ДВС, размещенных в подземных сооружениях, которые могут подвергаться интенсивному воздействию воздушной ударной волны в случае взрыва. В устройстве для нагружения двигателя внутреннего сгорания (ДВС) воздушной ударной волной, содержащем ударную трубу и источник ударной волны, содержащий детонатор, ударная труба выполнена с сужением в средней ее части. Источник ударной волны выполнен в виде камеры со сжатым газом, сопряженной через разрушаемую диафрагму с одним концом ударной трубы. Детонатор размещен в камере на диафрагме, на другом конце ударной трубы установлен управляемый запорный орган, снабженный электромеханическим приводом. К средней части ударной трубы подсоединен патрубок, свободный конец которого выполнен с возможностью соединения с выхлопной трубой ДВС, а также выпускной патрубок, на свободном конце которого установлен управляемый запорный орган, снабженный электромеханическим приводом. Устройство содержит первый и второй датчики давления, блок управления, блок обработки информации и блок представления информации, а также датчик температуры и датчик давления, размещенные в цилиндрах ДВС. Первый датчик давления размещен в камере со сжатым воздухом и соединен с первым входом блока управления. Второй датчик давления размещен в выхлопной трубе ДВС и соединен со вторым входом блока управления. Датчик температуры соединен с четвертым входом блока управления. Датчик давления соединен с пятым входом блока управления. Первый выход блока управления соединен с электромеханическим приводом запорного органа, установленного на конце ударной трубы. Второй выход блока управления соединен с электромеханическим приводом запорного органа, установленного на конце выпускного патрубка. Третий выход блока управления соединен со входом блока обработки информации, первый выход которого соединен со входом блока представления информации, а второй его выход соединен с третьим входом блока управления. Обеспечивается возможность нагружения и оценки работы ДВС при воздействии воздушной ударной волны, попадающей внутрь ДВС, как во время фазы сжатия, так и во время фазы разрежения воздушной среды. Кроме того, решается задача повышения безопасности устройства за счет уменьшения мощности взрыва детонатора. 1 ил.
Description
Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытаний двигателей внутреннего сгорания (ДВС) воздушной ударной волной, преимущественно ДВС, размещенных в подземных сооружениях, которые могут подвергаться интенсивному воздействию воздушной ударной волны в случае взрыва.
Известно устройство для нагружения объектов воздушной ударной волной, содержащее ударную трубу с открытым и закрытым торцами для размещения объекта испытаний, источник ударной волны, выполненный в виде детонационной камеры с зарядом взрывчатого вещества, заглушку для создания заданного затухания давления внутри ударной трубы, состоящую из нескольких экранов; экраны выполнены в виде гибких элементов, закрепленных вертикально и горизонтально на открытом торце ударной трубы, US 3495455.
Недостатком устройства является многократность нагружения объекта, что существенно отличается от воздействия ударной волной в реальных условиях; поэтому испытания, проводимые таким устройством, не позволяют достоверно оценить возможные результаты естественного воздействия.
Известно устройство для нагружения объектов воздушной ударной волной, содержащее ударную трубу (УТ) с открытым и закрытым торцами для размещения объекта испытаний, источник ударной волны, включающий детонатор, экран для гашения ударных волн, выполненный в виде гибких элементов, закрепленных вертикально и горизонтально на открытом торце ударной трубы; экран для гашения ударных волн дополнительно содержит заслонки, выполненные в виде перекрывающих поперечное сечение ударной трубы прямоугольных листов, закрепленных на горизонтальных гибких элементах с возможностью поворота относительно них, причем каждая верхняя заслонка перекрывает часть поверхности следующей нижней заслонки, а внизу каждой заслонки выполнен утяжеляющий ее продольный элемент, RU 2217723С.
Данное техническое решение принято в качестве прототипа настоящего изобретения.
Существенным недостатком прототипа является то обстоятельство, что это устройство практически не позволяет оценить состояние объекта, а именно работу ДВС, при воздействии воздушной ударной волны во время фазы разрежения воздушной среды, так как в УТ устройства фаза разрежения слабо выражена. Однако во время воздействия фазы разряжения может произойти сбой рабочих тактов ДВС и даже нарушение порядка работы впускного и выпускного клапанов.
Кроме того, устройство-прототип практически может быть использовано для испытания лишь небольших объектов, например измерительных приборов, малогабаритных механизмов и т.п. Испытание на ударное воздействие больших объектов, в частности ДВС практически, невозможно, поскольку потребовалось бы многократное увеличение диаметра УТ, мощности детонатора и соответственно толщины стенок УТ. Кроме того, в устройстве-прототипе воздействие воздушной ударной волны оказывается, в основном, на наружную поверхность объекта испытания и лишь очень небольшая часть мощности ударной волны попадает внутрь объекта. В реальном случае взрыва внутрь ДВС, размещенного в подземном сооружении, через выхлопную трубу и воздушный патрубок попадает воздушная ударная волна весьма значительной мощности, при этом следует подчеркнуть, что в большой степени нарушение рабочих циклов ДВС или даже разрушение происходит именно вследствие попадания ударной волны внутрь двигателя.
Также существенным недостатком прототипа является то обстоятельство, что воздушная ударная волна создается исключительно за счет энергии взрыва детонатора, что ограничивает мощность моделируемой ударной волны по условиям безопасности или увеличивает материалоемкость устройства.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение возможности нагружения и оценки работы ДВС при воздействии воздушной ударной волны, попадающей внутрь ДВС, как во время фазы сжатия, так и во время фазы разрежения воздушной среды. Кроме того, решается задача повышения безопасности устройства за счет уменьшения мощности взрыва детонатора.
Согласно изобретению в устройстве для нагружения двигателя внутреннего сгорания (ДВС) воздушной ударной волной, содержащем ударную трубу и источник ударной волны, содержащий детонатор, ударная труба выполнена с сужением в средней ее части, источник ударной волны выполнен в виде камеры со сжатым газом, сопряженной через разрушаемую диафрагму с одним концом ударной трубы, детонатор размещен в камере на диафрагме, на другом конце ударной трубы установлен управляемый запорный орган, снабженный электромеханическим приводом, к средней части ударной трубы подсоединен патрубок, свободный конец которого выполнен с возможностью соединения с выхлопной трубой ДВС, а также выпускной патрубок, на свободном конце которого установлен управляемый запорный орган, снабженный электромеханическим приводом, при этом устройство содержит первый и второй датчики давления, блок управления, блок обработки информации и блок представления информации, а также датчик температуры и датчик давления, размещенные в цилиндрах ДВС, причем первый датчик давления размещен в камере со сжатым воздухом и соединен с первым входом блока управления, второй датчик давления размещен в выхлопной трубе ДВС и соединен со вторым входом блока управления, датчик температуры соединен с четвертым входом блока управления, датчик давления соединен с пятым входом блока управления, первый выход блока управления соединен с электромеханическим приводом запорного органа, установленного на конце ударной трубы, второй выход блока управления соединен с электромеханическим приводом запорного органа, установленного на конце выпускного патрубка, третий выход блока управления соединен со входом блока обработки информации, первый выход которого соединен со входом блока представления информации, а второй его выход соединен с третьим входом блока управления.
Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии настоящего изобретения критерию «новизна».
В результате реализации отличительных признаков изобретения достигаются важные новые свойства объекта:
- обеспечивается возможность воздействия моделируемой взрывной волной внутрь ДВС, при этом независимо от его габаритов;
- увеличивается интенсивность фазы разрежения воздушной среды;
- интенсивное воздействие воздушной ударной волной производится при небольшой мощности детонатора.
Заявителем не выявлены источники информации, в которых содержались бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемые свойства, что обусловливает, по мнению заявителя, соответствие изобретения критерию «изобретательский уровень».
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема устройства.
Устройство для нагружения двигателя 1 внутреннего сгорания воздушной ударной волной содержит ударную трубу (УТ) 2, выполненную с сужением 3 в средней ее части, и источник ударной волны, выполненный в виде камеры 4 со сжатым газом, в частности воздухом; возможно также использование азота, инертного газа и т.п. Камера 4 сопряжена через разрушаемую диафрагму 5 с одним концом ударной трубы 2. В камере 4 на диафрагме 5 размещен детонатор 6. Камера 4 и УТ 2 выполнены из стали марки Ст10 и имеют толщину 4 мм. Диафрагма 5 выполнена из паронита толщиной 5 мм. Детонатор 6 - электродетонатор мгновенного действия ЭД-В, содержит размещенное в капсюле взрывчатое вещество и электровоспламенитель, представляющий собой два провода с припаянным к ним мостиком накаливания из нихромовой проволоки; на мостик нанесен воспламенительный состав; время воспламенения и горения - 1-2 мсек.
На другом конце УТ 2 установлен управляемый запорный орган 7, в частности электромагнитый клапан КЭО 80/10/080/135сЭВО6/АС/220/1 с электромеханическим приводом 8.
К средней части УТ 2 в месте сужения 3 подсоединен патрубок 9, свободный конец которого выполнен с возможностью соединения посредством фланцевого соединения 10 с выхлопной трубой 11 ДВС 1. Также к средней части УТ 2 в месте сужения 3 подсоединен выпускной патрубок 12, на свободном конце которого установлен управляемый запорный орган 13, в частности электромагнитный клапан КЭО 50/06/010/133сЭВО4/АС/220/9, снабженный электромеханическим приводом 14. Устройство также содержит первый 15, в частности АИР-20М2-ДА, и второй 16, в частности АИР-20М2-ДИВ датчики давления, блок 17 управления, в конкретном примере, контроллер МС 5.111, содержащий интерфейсный модуль RS 232 С и пульт управления MD 81, блок 18 обработки информации, в данном примере процессор Genuine Intel (R) CRU, 555-6AD39E, и блок 19 представления информации, в частности ЖК-монитор LPL 0000 4 & 35FA6DD. Рабочие параметры ДВС - температура и давление в цилиндрах определяются датчиками 20 и 21 соответственно.
Датчик 20 соединен с четвертым входом блока 17, датчик 21 соединен с пятым входом блока 17. При нормальной работе ДВС 1 запорный орган 7 закрыт, запорный орган 13 открыт; выхлопные газы проходят через выхлопную трубу 11, патрубок 9, сужение 3 УТ 2, выпускной патрубок 12, открытый запорный орган 13 и выходят в атмосферу. Сигналы датчиков 20, 21, содержащие информацию о температуре и давлении в цилиндрах ДВС, в нормальном режиме работы поступают соответственно на четвертый и пятый входы блока 18 обработки информации, и затем информация отображается на экране монитора 19.
Для определения зависимости рабочих параметров ДВС 1 от величины разрежения, создаваемого воздушной ударной волной, блок 17 управления включают в режим «разрежение» и подрывают детонатор 6, при этом происходит разрушение диафрагмы 5, давление в камере 4 изменяется, и срабатывает датчик 15, реагирующий на изменение давления. Сигнал от датчика 15 поступает на первый вход блока 17 управления, при этом со второго выхода блока 17 подается сигнал на электромеханический привод 14 на закрытие управляемого запорного органа 13; одновременно с этим блок 17 управления через свой первый выход выдает сигнал на электромеханический привод 8 на открытие управляемого запорного органа 7. Воздушная ударная волна проходит от камеры 4 через УТ 2 и через открытый запорный орган 7 выходит в атмосферу, при этом, проходя через сужение 3 в УТ 2, ударная волна увеличивает свою скорость, создавая разрежение в области сужения 3, патрубке 9, выхлопной трубе 11 и в цилиндрах ДВС 1, что влияет на работу двигателя, сказывается на температуре и давлении в цилиндрах ДВС 1.
Сигналы от датчиков 16, 20, 21 поступают соответственно на 2, 4, 5 входы блока 18 обработки информации и затем в виде графика изменения этих параметров во времени отображаются на экране блока 19 - монитора. Представленная на экране монитора информация отображает зависимость параметров, характеризующих работу ДВС, от величины разрежения, возникающего от воздействия ударной волны, которое может нарушать работу двигателя в значительной степени.
Для определения зависимости вышеуказанных параметров ДВС от воздействия воздушной ударной волной блок 17 управления при работе ДВС в нормальном режиме переключают в режим «сжатие». При этом запорный орган 7 закрыт, запорный орган 13 закрыт. При изменении давления в камере 4 в результате разрушения диафрагмы 5 срабатывает датчик 15, сигнал от блока 17 управления подается на привод 14, который закрывает запорный орган 13. Воздушная волна через УТ 2, патрубок 9 и выхлопную трубу попадает в ДВС 1, давление фазы сжатия ударной волны в выхлопной трубе 11 регистрируется датчиком 16, давление и температура в цилиндрах - датчиками 20 и 21.
Сигналы датчиков 16, 20, 21 поступают в блок 17 управления, затем в блок 18 обработки информации и затем отображаются на экране монитора 19 аналогично описанному выше применительно к фазе разрежения.
Реализация отличительных признаков изобретения обеспечивает принципиально новое свойство устройства - обеспечение возможности нагружения ДВС воздушной ударной волной, попадающей внутрь него, причем как в фазе сжатия, так и в фазе разрежения. Это позволяет осуществить нагружение воздушной ударной волной практически любых по габаритам ДВС и оценить при этом работу ДВС в зависимости от параметров воздушной ударной волны.
Важно отметить, что в настоящее время вообще отсутствуют какие-либо устройства, которые позволяли бы оценить работу ДВС в условиях разрежения. Также существенно важным свойством объекта является то обстоятельство, что воздушная ударная волна создается, главным образом, за счет потенциальной энергии предварительно сжатого воздуха. Взрыв детонатора небольшой мощности использован только для разрушения диафрагмы, отделяющей камеру со сжатым воздухом от ударной трубы. Это значительно повышает безопасность устройства.
Заявителем не выявлены источники информации, в которых содержались бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат.
Указанное новое свойство объекта обусловливает, по мнению заявителя, соответствие изобретения критерию «изобретательский уровень».
Для изготовления устройства использованы обычные конструкционные материалы и заводское оборудование. Это обстоятельство, по мнению заявителя, позволяет сделать вывод о том, что данное изобретение соответствует критерию «промышленная применимость».
Claims (1)
- Устройство для нагружения двигателя внутреннего сгорания (ДВС) воздушной ударной волной, содержащее ударную трубу и источник ударной волны, содержащий детонатор, отличающееся тем, что ударная труба выполнена с сужением в средней ее части, источник ударной волны выполнен в виде камеры со сжатым газом, сопряженной через разрушаемую диафрагму с одним концом ударной трубы, детонатор размещен в камере на диафрагме, на другом конце ударной трубы установлен управляемый запорный орган, снабженный электромеханическим приводом, к средней части ударной трубы подсоединен патрубок, свободный конец которого выполнен с возможностью соединения с выхлопной трубой ДВС, а также выпускной патрубок, на свободном конце которого установлен управляемый запорный орган, снабженный электромеханическим приводом, при этом устройство содержит первый и второй датчики давления, блок управления, блок обработки информации и блок представления информации, а также датчик температуры и датчик давления, размещенные в цилиндрах ДВС, причем первый датчик давления размещен в камере со сжатым воздухом и соединен с первым входом блока управления, второй датчик давления размещен в выхлопной трубе ДВС и соединен со вторым входом блока управления, датчик температуры соединен с четвертым входом блока управления, датчик давления соединен с пятым входом блока управления, первый выход блока управления соединен с электромеханическим приводом запорного органа, установленного на конце ударной трубы, второй выход блока управления соединен с электромеханическим приводом запорного органа, установленного на конце выпускного патрубка, третий выход блока управления соединен со входом блока обработки информации, первый выход которого соединен со входом блока представления информации, а второй его выход соединен с третьим входом блока управления.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009107099/06A RU2382345C1 (ru) | 2009-02-24 | 2009-02-24 | Устройство для нагружения двигателя внутреннего сгорания воздушной ударной волной |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009107099/06A RU2382345C1 (ru) | 2009-02-24 | 2009-02-24 | Устройство для нагружения двигателя внутреннего сгорания воздушной ударной волной |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2382345C1 true RU2382345C1 (ru) | 2010-02-20 |
Family
ID=42127160
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009107099/06A RU2382345C1 (ru) | 2009-02-24 | 2009-02-24 | Устройство для нагружения двигателя внутреннего сгорания воздушной ударной волной |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2382345C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110749445A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-02-04 | 中国科学院力学研究所 | 一种利用爆轰驱动技术的冲压发动机直连式试验装置 |
CN115219214A (zh) * | 2022-08-17 | 2022-10-21 | 哈尔滨工程大学 | 一种气液两相激波聚焦起爆实验装置 |
RU227573U1 (ru) * | 2023-07-10 | 2024-07-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверская государственная сельскохозяйственная академия" (ФГБОУ ВО Тверская ГСХА) | Установка для диагностирования двигателя внутреннего сгорания |
-
2009
- 2009-02-24 RU RU2009107099/06A patent/RU2382345C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110749445A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-02-04 | 中国科学院力学研究所 | 一种利用爆轰驱动技术的冲压发动机直连式试验装置 |
CN115219214A (zh) * | 2022-08-17 | 2022-10-21 | 哈尔滨工程大学 | 一种气液两相激波聚焦起爆实验装置 |
RU227573U1 (ru) * | 2023-07-10 | 2024-07-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверская государственная сельскохозяйственная академия" (ФГБОУ ВО Тверская ГСХА) | Установка для диагностирования двигателя внутреннего сгорания |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Chandra et al. | Evolution of blast wave profiles in simulated air blasts: experiment and computational modeling | |
US9027383B2 (en) | Shock tube apparatus for blast wave simulation | |
CN109975358A (zh) | 一种半开敞空间气体爆炸的实验系统及方法 | |
CN103604832A (zh) | 一种瓦斯爆炸模拟试验系统及方法 | |
RU2382345C1 (ru) | Устройство для нагружения двигателя внутреннего сгорания воздушной ударной волной | |
CN104075948A (zh) | 大于100℃温度条件下炸药拉伸与压缩强度测试方法 | |
Li et al. | Explosion venting of hydrogen-air mixtures from a duct to a vented vessel | |
CN111255723B (zh) | 一种防爆风机防爆性能的试验系统和方法 | |
CN109696364A (zh) | 一种防爆密闭墙的爆炸测试模拟实验装置 | |
CN114858392B (zh) | 用于公路隧道内关键结构抗爆耐高温性测试系统及方法 | |
Kuracina et al. | Study into parameters of the dust explosion ignited by an improvised explosion device filled with organic peroxide | |
Gan et al. | Investigation of trees as natural protective barriers using simulated blast environment | |
Mogi et al. | Propagation of blast waves from a bursting vessel with internal hydrogen-air deflagration | |
CN107167836A (zh) | 一种大能量智能可控震源 | |
VandeVord et al. | Bridging the gap of standardized animals models for blast neurotrauma: methodology for appropriate experimental testing | |
Li et al. | Effects of obstacles inside the tube on initial self-ignition of high-pressure hydrogen release through a tube | |
Boeck et al. | Modeling of explosion dynamics in vessel-pipe systems to evaluate the performance of explosion isolation systems | |
Prochazka et al. | Effect of explosion source location on tunnel damage | |
CN202044683U (zh) | 一种石油气体管道阻火器 | |
CN115266825B (zh) | 动态浓度梯度可燃气体爆炸抑爆管道式实验装置及方法 | |
CN107271190A (zh) | 一种能够监测爆轰波波动行为的定容爆轰燃烧试验装置及方法 | |
Vivek et al. | Sand ejecta kinematics and impulse transfer associated with the buried blast loading: A controlled laboratory investigation | |
Kuna et al. | Effect of energy and design of ignitor on dust explosion characteristics | |
RU2522797C2 (ru) | Устройство для формирования ударно-волнового импульса | |
CN111579749A (zh) | 一种煤与瓦斯突出的动力诱发实验装置与方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190225 |