RU2404417C1

RU2404417C1 - Dynamic test stand

Info

Publication number: RU2404417C1
Application number: RU2009123683/28A
Authority: RU
Inventors: Ольга Валентиновна Иванова (RU); Ольга Валентиновна Иванова; Сергей Александрович Краюхин (RU); Сергей Александрович Краюхин; Николай Викторович Лапичев (RU); Николай Викторович Лапичев; Дмитрий Евгеньевич Мартюшов (RU); Дмитрий Евгеньевич Мартюшов; Георгий Петрович Шляпников (RU); Георгий Петрович Шляпников
Priority date: 2009-06-22
Filing date: 2009-06-22
Publication date: 2010-11-20

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: stand has a base on which there is an accelerating device, which is a shaft in which there is a pressure source, a guide rail mounted on the base and passing inside the shaft, a container for the test object and a lock which can move on the guide rail. The pressure source is placed inside the shaft. The container is placed inside the shaft. There are seals on the faces of the container and lock facing each other. The pressure source can also be fitted with a nozzle and a membrane can be put inside the pressure source in front of the nozzle.

EFFECT: possibility of carrying out tests in a wide range of duration and amplitude of inertial pulse loads applied to the test object, and simplification of the design of the stand.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к испытательной технике. Преимущественная область использования - исследование стойкости различных изделий, их узлов и приборов к воздействию инерционных импульсных нагрузок.The invention relates to a testing technique. The primary area of use is the study of the resistance of various products, their components and devices to the effects of inertial impulse loads.

Эксперименты такого вида включают в себя разгон объекта испытания на стенде с реализацией импульса разгонной перегрузки заданной формы и последующее торможение, при котором величина перегрузки должна быть, по крайней мере, на порядок ниже разгонной.Experiments of this kind include acceleration of the test object on a bench with the realization of a pulse of acceleration overload of a given shape and subsequent braking, in which the magnitude of the overload should be at least an order of magnitude lower than acceleration.

Известен ударный стенд, описанный в статье А.К.Ботвинкина, Н.В.Брюханова и др. «Взрывные ударные установки для экспериментальной отработки ракетно-артиллерийского вооружения на воздействие интенсивных механических нагрузок», сб.: «Современные методы проектирования и отработки ракетно-артиллерийского вооружения». - Саров, ВНИИЭФ, 2000 г., стр.177, рис.2. Стенд включает в свой состав взрывную камеру с зарядом ВВ, один торец которой закрыт подвижной пробкой (затвором), закрепленной на массивном откатнике, а на другом торце размещена дроссельная заглушка с отверстиями и мембраной, разгонный отсек (ствол) с установленным в нем контейнером с объектом испытания и тормозной отсек, выполненный в виде четырех направляющих и оканчивающийся конусной втулкой. В тормозном отсеке последовательно по ходу движения объекта испытания размещены пенопластовый демпфер и тормозная масса в виде полиэтиленовой стружки, а в конце отсека установлен пенополистирольный демпфер, работающий на принципе продавливания через конусную втулку. К недостаткам данного стенда следует отнести:Known shock stand described in the article by A.K. Botvinkin, N.V. Bryukhanov and others. "Explosive shock installations for experimental testing of rocket and artillery weapons under the influence of intense mechanical loads", collection: "Modern methods of designing and testing rocket- artillery weapons. " - Sarov, VNIIEF, 2000, p. 177, Fig. 2. The stand includes an explosive chamber with an explosive charge, one end of which is closed by a movable stopper (bolt) mounted on a massive recoil device, and on the other end there is a throttle plug with holes and a membrane, an acceleration compartment (barrel) with a container with an object installed in it tests and the brake compartment, made in the form of four guides and ending with a conical sleeve. A foam damper and a brake mass in the form of polyethylene chips are sequentially placed in the brake compartment in the direction of the test object, and a polystyrene foam damper is installed at the end of the compartment, working on the principle of forcing through a conical sleeve. The disadvantages of this stand include:

- большие величины нагрузок, действующих на объект испытания при его торможении;- large values of the loads acting on the test object during its braking;

- сложные и трудоемкие в эксплуатации конструкции взрывной камеры и тормозного отсека.- complex and time-consuming to operate the structure of the explosive chamber and the brake compartment.

Известен «Стенд для динамических испытаний», патент РФ №2280849, МПК 8 G01M 7/08, опубл. 27.07.06, бюл. №21, выбранный в качестве прототипа и содержащий основание, на котором установлено разгонное устройство, выполненное в виде ствола и размещенного в нем источника давления, поршень (контейнер), своей хвостовой частью заходящий в ствол и выступающий за его срез, выполненный с возможностью закрепления объекта испытания снаружи ствола, установленные на основании снаружи ствола одну верхнюю и одну нижнюю рельсовые направляющие, продольные оси которых лежат в плоскости, проходящей через продольную ось ствола. Поршень выполнен с возможностью перемещения по закрепленным снаружи ствола одной верхней и одной нижней направляющим, а разгонное устройство выполнено с возможностью перемещения по нижней направляющей - той же, что и поршень. Длина верхней направляющей может быть меньше, чем длина нижней направляющей, но при этом должна обеспечивать возможность движения поршня по обеим направляющим на пути, составляющем не менее длины его заходной части. В данном стенде отсутствует возможность реализации инерционных импульсных нагрузок большой длительности вследствие ограниченной длины хвостовой части поршня, заходящей в ствол разгонного устройства.The well-known "Stand for dynamic testing", RF patent No. 2280849, IPC 8 G01M 7/08, publ. 07/27/06, bull. No. 21, selected as a prototype and containing a base on which an acceleration device is installed, made in the form of a barrel and a pressure source placed in it, a piston (container) that enters the barrel with its tail and protrudes beyond its slice, which is capable of fixing the object tests outside the barrel, installed on the base outside the barrel, one upper and one lower rail rails, the longitudinal axis of which lie in a plane passing through the longitudinal axis of the barrel. The piston is arranged to move along one upper and one lower guide rails fixed outside the barrel, and the booster device is arranged to move along the lower guide - the same as the piston. The length of the upper guide may be less than the length of the lower guide, but at the same time it should allow the piston to move along both guides along a path that is not less than the length of its entry. In this stand, there is no possibility of realizing inertial impulse loads of long duration due to the limited length of the piston tail portion entering the barrel of the booster device.

Решаемой технической задачей является реализация условий нагружения объекта испытания, приближенных к натурным.The technical problem to be solved is the implementation of the loading conditions of the test object close to full-scale ones.

Ожидаемый технический результат заключается в обеспечении возможности проводить испытания в широком диапазоне длительностей и амплитуд инерционных импульсных нагрузок, прилагаемых к объекту испытания.The expected technical result is the ability to conduct tests in a wide range of durations and amplitudes of inertial impulse loads applied to the test object.

Технический результат достигается за счет использования стенда для динамических испытаний, содержащего основание, установленное на нем разгонное устройство, представляющее собой ствол с размещенным в нем источником давления, закрепленную на основании рельсовую направляющую, контейнер для объекта испытания, выполненный с возможностью перемещения по рельсовой направляющей. В отличие от прототипа в предлагаемом стенде рельсовая направляющая выполнена проходящей внутри ствола. Источник давления размещен внутри затвора, выполненного с возможностью перемещения по рельсовой направляющей. Контейнер расположен в стволе. На обращенных друг к другу торцах контейнера и затвора размещены обтюраторы. Источник давления может быть дополнительно снабжен сменным соплом. Внутри источника давления перед соплом может быть установлена мембрана.The technical result is achieved through the use of a test bench for dynamic tests, containing a base, an acceleration device mounted on it, which is a barrel with a pressure source placed in it, a rail mounted on the base, a container for the test object, made with the possibility of moving along the rail. Unlike the prototype, in the proposed stand, the rail guide is made passing inside the barrel. The pressure source is located inside the shutter, made with the possibility of movement along the rail. The container is located in the barrel. At the ends of the container and the shutter facing each other, seals are placed. The pressure source may be further provided with a replaceable nozzle. A membrane may be installed inside the pressure source in front of the nozzle.

Выполнение рельсовой направляющей проходящей внутри ствола позволяет организовать при выстреле противоположно направленное движение контейнера и затвора в стволе и за его пределами, исключив этим нагружение ствола продольными усилиями.The implementation of the rail guide passing inside the barrel allows you to organize when fired the opposite directional movement of the container and the shutter in the barrel and beyond, thereby eliminating the loading of the barrel with longitudinal forces.

Размещение источника давления внутри затвора позволяет использовать последний в качестве корпуса источника давления, упростив тем самым конструкцию стенда.Placing the pressure source inside the shutter allows the latter to be used as the body of the pressure source, thereby simplifying the stand design.

Выполнение затвора с возможностью перемещения по рельсовой направляющей обеспечивает его ориентированное движение в стволе и за его пределами с последующим плавным торможением.The execution of the shutter with the ability to move along the rail ensures its oriented movement in the barrel and beyond, followed by smooth braking.

Расположение контейнера в стволе позволяет проводить нагружение расположенного в нем объекта испытания с требуемой длительностью действия разгонной перегрузки.The location of the container in the barrel allows the loading of the test object located in it with the required duration of accelerating overload.

Размещение на обращенных друг к другу торцах контейнера и затвора обтюраторов исключает прорыв газов из рабочего объема, расположенного между контейнером и затвором, до их выхода из ствола.The placement on the ends of the container and the shutter shutters facing each other eliminates the breakthrough of gases from the working volume located between the container and the shutter until they exit the barrel.

Снабжение источника давления сменными соплами с различными диаметрами критического сечения позволяет изменять форму импульса перегрузки, действующей на объект испытания при разгоне контейнера.The supply of the pressure source with replaceable nozzles with different diameters of the critical section allows you to change the shape of the overload pulse acting on the test object during acceleration of the container.

Установка внутри источника давления перед соплом мембраны, рассчитанной на требуемое давление вскрытия, позволяет управлять длительностью фронта нарастания разгонной перегрузки.Installation inside the pressure source in front of the nozzle of the membrane, designed for the required opening pressure, allows you to control the duration of the front of the rise of accelerating overload.

Конструкция и принцип действия предлагаемого стенда для динамических испытаний поясняются чертежами. На фиг.1 приведен общий вид стенда, на фиг.2 - вариант размещения объекта испытания на переднем торце контейнера, на фиг.3 - поперечное сечение ствола и рельсовой направляющей с элементами их крепления.The design and operation of the proposed stand for dynamic testing are illustrated by drawings. Figure 1 shows a General view of the stand, figure 2 is a variant of the placement of the test object on the front end of the container, figure 3 is a cross section of the barrel and the rail with their fastening elements.

Стенд для динамических испытаний содержит основание 1 с установленными на нем разгонным устройством 2 и рельсовой направляющей 3. Разгонное устройство 2, в свою очередь, представляет собой ствол 4 (с размещенными в нем контейнером 5 с объектом испытания 6), затвор 7 с источником давления 8, например, пороховым, включающим пороховой заряд 9 и инициирующее устройство 10. Рельсовая направляющая 3 проходит внутри ствола 4. Для уменьшения загромождения поперечного сечения ствола 4 и увеличения полезного объема контейнера 5 для размещения объекта испытания 6 у части рельсовой направляющей 3, проходящей внутри ствола 4, удалены подошва и шейка. Контейнер 5 выполнен с возможностью перемещения по рельсовой направляющей 3 и представляет собой полый цилиндрический корпус 11, на боковой поверхности которого установлены башмаки 12, охватывающие головку 13 рельсовой направляющей 3. Затвор 7 также выполнен с возможностью перемещения по рельсовой направляющей 3 за счет охвата его боковой поверхностью головки 13 рельсовой направляющей 3. На обращенных друг к другу торцах контейнера 5 и затвора 7 размещены обтюраторы 14 и 15. Источник давления 8 может быть снабжен сменным соплом 16, при этом внутри источника давления 8 перед соплом 16 может быть установлена мембрана 17.The dynamic test bench contains a base 1 with an acceleration device 2 and a rail 3 mounted on it. The acceleration device 2, in turn, is a barrel 4 (with a container 5 with the test object 6 placed in it), a shutter 7 with a pressure source 8 , for example, powder, including a powder charge 9 and the initiating device 10. The rail 3 passes inside the barrel 4. To reduce clutter of the cross section of the barrel 4 and increase the useful volume of the container 5 to accommodate the test object 6 of the part of the rail 3, passing inside the barrel 4, removed the sole and neck. The container 5 is arranged to move along the rail 3 and is a hollow cylindrical body 11, on the side surface of which there are shoes 12 covering the head 13 of the rail 3. The shutter 7 is also made to move along the rail 3 by covering its side surface the head 13 of the rail 3. On the ends of the container 5 and the shutter 7 facing each other, obturators 14 and 15 are placed. The pressure source 8 can be equipped with a replaceable nozzle 16, while inside Source 8 pressure membrane 17 can be installed upstream of the nozzle 16.

Стенд для динамических испытаний работает следующим образом.The stand for dynamic testing works as follows.

Перед опытом контейнер 5 с объектом испытания 6 (в зависимости от габаритов объект испытания 6 может размещаться внутри корпуса 11 контейнера 5 (фиг.1), закрепляться снаружи на переднем торце контейнера 5 (фиг.2) или частично помещаться внутри него) и затвор 7 со снаряженным источником давления 8 по рельсовой направляющей 3 вдвигаются в ствол 4 с обеспечением заданных расстояний L и L₁.Before the experiment, the container 5 with the test object 6 (depending on the dimensions, the test object 6 can be placed inside the housing 11 of the container 5 (Fig. 1), fixed externally on the front end of the container 5 (Fig. 2) or partially placed inside it) and the shutter 7 with an equipped pressure source 8 along the rail 3 slide into the barrel 4 with the specified distances L and L ₁ .

После инициирования заряда 9 в источнике давления 8 пороховые газы, истекая из сопла 16, разгоняют контейнер 5, воздействуя на его торец со стороны обтюратора 14. Требуемые профиль изменения разгонной перегрузки, действующей на объект испытания 6, и ее амплитуда обеспечиваются путем подбора состава и массы порохового заряда 9, диаметра D сменного сопла 16 и объема ствола 4, ограниченного торцами контейнера 5 и затвора 7 и задаваемого путем изменения расстояния L между ними. Требуемая длительность действия разгонной перегрузки реализуется за счет размещения контейнера 5 на необходимом расстоянии L₁ (длина разгонного участка) от переднего торца ствола 4. Управление длительностью фронта нарастания разгонной перегрузки в дополнение к изменению объема ствола 4, ограниченного торцами контейнера 5 и затвора 7 и задаваемого путем изменения расстояния L между ними, обеспечивается установкой перед соплом 16 мембраны 17 с требуемой величиной давления ее вскрытия.After the initiation of charge 9 in the pressure source 8, the powder gases flowing out of the nozzle 16 accelerate the container 5 by acting on its end from the side of the obturator 14. The required change profile of the accelerating overload acting on the test object 6 and its amplitude are provided by selecting the composition and mass powder charge 9, diameter D of the replaceable nozzle 16 and the volume of the barrel 4, limited by the ends of the container 5 and the shutter 7 and set by changing the distance L between them. The required duration of the acceleration overload is achieved by placing the container 5 at the required distance L ₁ (length of the acceleration section) from the front end of the barrel 4. Control the duration of the front of the rise of acceleration overload in addition to changing the volume of the barrel 4, limited by the ends of the container 5 and the shutter 7 and set by changing the distance L between them, it is ensured by installing a membrane 17 in front of the nozzle 16 with the required opening pressure.

После выхода контейнера 5 из ствола 4 он продолжает движение по рельсовой направляющей 3 до полной остановки, тормозясь за счет трения башмаков 12 о головку 13 рельсовой направляющей 3 и аэродинамического сопротивления. Действующая при этом на объект испытания 6 перегрузка пренебрежимо мала по сравнению с перегрузкой, действующей на него в процессе разгона контейнера 5.After the container 5 leaves the barrel 4, it continues to move along the rail 3 until it stops, braking due to the friction of the shoes 12 against the head 13 of the rail 3 and aerodynamic drag. The overload acting on the test object 6 is negligible compared to the overload acting on it during acceleration of the container 5.

Затвор 7, имеющий массу, существенно превосходящую массу контейнера 5, выходит из ствола после выхода из него контейнера 5, движется в противоположном ему направлении по этой же рельсовой направляющей 3 и тормозится под действием сил трения. Этим исключается необходимость применения для ствола противооткатных устройств вследствие отсутствия продольных нагрузок.The shutter 7, having a mass significantly exceeding the mass of the container 5, leaves the barrel after exiting the container 5, moves in the opposite direction along the same rail 3 and is braked by friction. This eliminates the need to use recoil devices for the barrel due to the absence of longitudinal loads.

Предложенный стенд, благодаря простоте его конструкции и использованию проходящей через ствол рельсовой направляющей для перемещения контейнера с объектом испытания, позволит оперативно проводить исследования в широком диапазоне длительностей и амплитуд инерционных импульсных нагрузок, прилагаемых к объекту испытания, и малой величине перегрузки, действующей на контейнер при его торможении.The proposed stand, due to the simplicity of its design and the use of a rail passing through the barrel to move the container with the test object, will allow you to quickly conduct research in a wide range of durations and amplitudes of inertial impulse loads applied to the test object and the small amount of overload acting on the container braking.

Claims

1. A test bench for dynamic tests, comprising a base, an acceleration device mounted on it, which is a barrel with a pressure source located in it, fixed on the base of the rail, a container for the test object, made with the possibility of movement along the rail, characterized in that the rail the guide is made passing inside the barrel, the pressure source is placed inside the shutter, made with the possibility of movement along the rail, the container is located in le, at the same time, obturators are installed on the ends of the container and the shutter facing each other.

2. The stand for dynamic tests according to claim 1, characterized in that the pressure source is additionally equipped with a replaceable nozzle.

3. The dynamic test bench according to claim 2, characterized in that a membrane is installed inside the pressure source in front of the nozzle.