RU2658080C1 - Explosive substance charge explosion in the near zone characteristics determining method and device for its implementation - Google Patents
Explosive substance charge explosion in the near zone characteristics determining method and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2658080C1 RU2658080C1 RU2017132623A RU2017132623A RU2658080C1 RU 2658080 C1 RU2658080 C1 RU 2658080C1 RU 2017132623 A RU2017132623 A RU 2017132623A RU 2017132623 A RU2017132623 A RU 2017132623A RU 2658080 C1 RU2658080 C1 RU 2658080C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rod
- measuring
- winding
- elastic deformation
- possibility
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000004880 explosion Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000002360 explosive Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 239000000126 substance Substances 0.000 title abstract description 5
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 34
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 claims abstract description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 20
- 230000009471 action Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 19
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 7
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 5
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 4
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 4
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 4
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 230000005381 magnetic domain Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000005483 Hooke's law Effects 0.000 description 1
- 229910000746 Structural steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F42—AMMUNITION; BLASTING
- F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
- F42B35/00—Testing or checking of ammunition
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
- G01L5/14—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force of explosions; for measuring the energy of projectiles
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам и устройствам для измерения характеристик взрыва боеприпаса или заряда взрывчатого вещества (ВВ), - давления на фронте ударной воздушной волны (УВВ) и импульса, в так называемой ближней зоне от поражаемого объекта (мишени), когда расстояние от боеприпаса/заряда до мишени не превышает 10 калибров.The invention relates to methods and devices for measuring the characteristics of an ammunition explosion or explosive charge (explosive), pressure at the front of a shock air wave (air blast) and an impulse in the so-called near zone from the target (target), when the distance from the ammunition / charge to the target does not exceed 10 calibers.
Известен ряд способов и, соответственно, реализующих их устройств, для измерения импульса взрыва /1/, основанных на перемещении тел известной массы с заданной поверхностью, подвергаемых воздействию УВВ.A number of methods are known and, correspondingly, devices implementing them, for measuring the explosion momentum / 1 /, based on the movement of bodies of known mass with a given surface, exposed to air-blast.
Исходя из известной массы тела и измеренной величины его перемещения под действием взрыва из исходной позиции расчетным путем определяют соответственно импульс и давление на фронте УВВ.Based on the known mass of the body and the measured value of its displacement under the action of the explosion from the initial position, the impulse and pressure at the air-blast front are determined by calculation, respectively.
К недостаткам указанных технических решений следует отнести то, что здесь предполагается плоско-параллельное перемещение метаемого тела, в то время как под действием УВВ оно может приобрести в процессе перемещения и вращательное движение относительно нескольких собственных осей, на которое будет расходоваться некоторая часть энергии/импульса взрыва, что приводит к снижению точности измерений, и, как следствие, последующих расчетов.The disadvantages of the indicated technical solutions include the fact that here a plane-parallel movement of the propelled body is assumed, while under the influence of the air-blast it can acquire in the process of movement a rotational movement relative to several proper axes, which will consume some of the energy / momentum of the explosion , which leads to a decrease in the accuracy of measurements, and, as a consequence, subsequent calculations.
Известны также способ и устройство, описанные в патенте US №5487298 /2/, основанные на использовании измерительного стержня Гопкинсона, принцип действия которого заключается в измерении посредством тензорезисторов упругой деформации, возникающей в стержне под действием продольной волны напряжения, инициированной импульсным воздействием УВВ на его торец. А затем расчетным путем - величину давления УВВ и импульс. Одним из недостатков данного технического решения является то, что в соответствии с предложенной конструкцией устройства для осуществления способа, торец стержня предполагается нагружать УВВ через бронеплиту, к которой он закрепляется сваркой. Таким образом волна напряжений, возникающая под действием УВВ взрыва сначала распространяется по материалу бронеплиты, затем по материалу сварочного шва, и наконец непосредственно по материалу измерительного стержня. Каждый из материалов обладает своими физико-механическими характеристиками, прежде всего, кристаллической структурой. Поэтому "поведение" волны напряжения при переходе из материала в материал непредсказуемо, возможны эффекты диссипации, частичного отражения, изменение направления и т.п.There is also a known method and device described in US patent No. 5487298/2 /, based on the use of a Hopkinson measuring rod, the principle of which is to measure by means of strain gauges the elastic strain arising in the rod under the action of a longitudinal stress wave initiated by the pulsed action of the air-blast on its end . And then by calculation - the air-blast pressure value and momentum. One of the disadvantages of this technical solution is that, in accordance with the proposed design of the device for implementing the method, the end face of the rod is supposed to load the air-blast through an armored plate to which it is fixed by welding. Thus, the stress wave arising under the influence of an air-blast explosion first propagates through the material of the armor plate, then along the material of the weld, and finally directly through the material of the measuring rod. Each of the materials has its own physicomechanical characteristics, primarily the crystalline structure. Therefore, the “behavior” of a stress wave upon transition from a material to a material is unpredictable; effects of dissipation, partial reflection, a change in direction, etc. are possible.
Вторым недостатком является наличие клеевого слоя между тензорезистором и измерительным стержнем. В клеевом слое могут присутствовать неподконтрольные дефекты, например, разнотолщинность по площади контакта с тензорезистором или стержнем, газовые включения, - все это приводит к снижению точности измерений. Под действием сопровождающих волну напряжения в стержне упругих деформаций возможно нарушение клеевого слоя - отслоение, хрупкое разрушение и т.п. Вследствие этого велика вероятность того, что измерение будет единичным. И для повторного эксперимента потребуется переклейка тензорезисторов. Приклейка же к стержню тензорезистора процесс достаточно трудоемкий.The second disadvantage is the presence of an adhesive layer between the strain gauge and the measuring rod. Uncontrolled defects may be present in the adhesive layer, for example, thickness differences in the area of contact with the strain gauge or the rod, gas inclusions - all this leads to a decrease in the measurement accuracy. Under the action of elastic deformations accompanying the wave in the rod, the adhesive layer can be violated - peeling, brittle fracture, etc. As a consequence, it is highly likely that the measurement will be single. And for a second experiment, it will be necessary to re-stick the strain gauges. Gluing to the strain gauge rod is a rather laborious process.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ, описанный в работе /3/, принцип действия которого также заключается в определении характеристик взрыва заряда ВВ в ближней зоне, - величины давления УВВ и импульса расчетным путем, по замеренным параметрам упругой деформации, возникающей в стержне под действием продольной волны напряжения, инициированной импульсным воздействием УВВ непосредственно на его торец.Closest to the proposed invention in terms of technical nature and the achieved result is the method described in / 3 /, the principle of which also consists in determining the characteristics of an explosive charge explosion in the near zone - air-blast pressure and momentum by calculation, according to the measured parameters of elastic deformation arising in the rod under the action of a longitudinal stress wave initiated by the pulsed action of an air-blast directly on its end face.
Устройство для осуществления данного способа содержит измерительный стержень с закрепленными на нем преобразователями упругой деформации в электрический сигнал, размещенный в защитном кожухе с возможностью малого линейного перемещения. Со стороны нагружаемого торца измерительного стержня кожух имеет головной обтекатель с отверстием под установку стержня с минимальным зазором, а с тыльной стороны внутри - опорную втулку и упругий демпфирующий элемент, фиксируемые резьбовой крышкой. В стенке кожуха имеются отверстия для вывода проводов от преобразователей. Кожух монтируется на телескопической стойке, размещенной на массивном основании.A device for implementing this method comprises a measuring rod with transducers of elastic deformation fixed to it into an electrical signal, placed in a protective casing with the possibility of small linear movement. On the side of the loaded end of the measuring rod, the casing has a head fairing with a hole for installing the rod with a minimum clearance, and on the back side inside, there is a support sleeve and an elastic damping element fixed by a threaded cover. In the wall of the casing there are holes for the output of wires from the converters. The casing is mounted on a telescopic stand placed on a massive base.
Недостаток у данного способа и, соответственно, реализующего его устройства тот же самый, что и у ранее описанного - наличие клеевого слоя между преобразователями упругой деформации в электрический сигнал (тензорезисторами) и измерительным стержнем, т.е. большая вероятность получения неадекватных результатов при повторных измерениях.The disadvantage of this method and, accordingly, the device that implements it is the same as the previously described one - the presence of an adhesive layer between the converters of elastic deformation into an electrical signal (strain gauges) and a measuring rod, i.e. a high probability of obtaining inadequate results in repeated measurements.
Технической задачей предлагаемого изобретения является устранение вышеуказанных недостатков способа и устройства аналога, т.е. - обеспечение многократных измерений, с одновременным снижением трудозатрат и повышении точности измерений с целью использования автоматизированных систем сбора и обработки информации о характеристиках УВВ в ближней зоне.The technical task of the invention is to eliminate the above disadvantages of the method and device of the analogue, i.e. - providing multiple measurements, while reducing labor costs and improving measurement accuracy in order to use automated systems for collecting and processing information about the characteristics of air-blast in the near field.
Решение задачи достигается тем, что в известном способе определения характеристик взрыва заряда ВВ в ближней зоне с использованием измерительного стержня Гопкинсона, - величины давления УВВ и импульса расчетным путем по замеренным параметрам упругой деформации, возникающей в стержне под действием продольной волны напряжения, инициированной импульсным воздействием УВВ непосредственно на его торец, в соответствии с изобретением, стержень предварительно намагничивают, а параметры его упругой деформации определяют по кратковременному изменению магнитных характеристик материала стержня в заданном сечении.The solution to the problem is achieved by the fact that in the known method for determining the characteristics of an explosive charge explosion in the near zone using a Hopkinson measuring rod, the air-blast pressure and momentum are calculated using the measured parameters of elastic deformation arising in the rod under the action of a longitudinal stress wave initiated by the pulsed air-blast effect directly on its end face, in accordance with the invention, the rod is pre-magnetized, and the parameters of its elastic deformation are determined by short-term Changing the magnetic characteristics of the material of the rod in a predetermined section.
Для более же точных результатов измерений параметры упругой деформации стержня по кратковременному изменению магнитных характеристик материала целесообразно определять последовательно в нескольких заданных сечениях.For more accurate measurement results, the parameters of the elastic deformation of the rod from a short-term change in the magnetic characteristics of the material, it is advisable to determine sequentially in several given sections.
Реализация предложенного способа, в свою очередь, достигается тем, что в известном устройстве для определения характеристик взрыва заряда ВВ в ближней зоне, содержащем измерительный стержень с закрепленным на нем преобразователем упругой деформации в электрический сигнал и размещенным в защитном кожухе с возможностью малого линейного перемещения, в соответствии с изобретением на стержне размещена цилиндрическая обмотка из электропроводящего материала, с возможностью временного подключения ее концов к источнику постоянного напряжения, а минимум одного или нескольких близкорасположенных витков обмотки - к измерительно-регистрирующему прибору, при этом обмотка выполнена с возможностью линейного перемещения по стержню.The implementation of the proposed method, in turn, is achieved by the fact that in the known device for determining the characteristics of an explosive charge explosion in the near zone, containing a measuring rod with a transducer of elastic deformation into an electrical signal mounted on it and placed in a protective casing with the possibility of small linear displacement, in accordance with the invention, a cylindrical winding of electrically conductive material is placed on the rod, with the possibility of temporarily connecting its ends to a constant voltage source tions, and at least one or more closely spaced turns of winding - for measuring and recording instrument, wherein the winding is capable of linear movement along the rod.
Для обеспечения более точных результатов измерений параметров упругой деформации стержня по кратковременному изменению магнитных характеристик его материала в нескольких заданных сечениях целесообразно к измерительно-регистрирующему прибору подключать несколько одиночных или групп близкорасположенных витков, размещенных на заданном расстоянии друг от друга в разных сечениях обмотки.To provide more accurate results of measuring the parameters of the elastic deformation of the rod by a short-term change in the magnetic characteristics of its material in several given sections, it is advisable to connect several single or groups of closely spaced turns located at a given distance from each other in different sections of the winding to the measuring and recording device.
Таким образом, отличительными признаками предлагаемого технического решения, касающиеся способа, являются:Thus, the hallmarks of the proposed technical solutions relating to the method are:
- условие предварительного намагничивания измерительного стержня;- condition for the preliminary magnetization of the measuring rod;
- определение параметров его упругой деформации по кратковременному изменению магнитных характеристик материала стержня в заданном сечении.- determination of the parameters of its elastic deformation by a short-term change in the magnetic characteristics of the material of the rod in a given section.
И, касающиеся устройства для его осуществления:And regarding the device for its implementation:
- размещение на измерительном стержне цилиндрической обмотки из электропроводящего материала;- placement on a measuring rod of a cylindrical winding of electrically conductive material;
- обеспечение возможности временного подключения ее концов к источнику постоянного напряжения, а минимум одного или нескольких близкорасположенных витков обмотки - к измерительно-регистрирующему прибору;- providing the ability to temporarily connect its ends to a constant voltage source, and at least one or more closely spaced windings to a measuring and recording device;
- выполнение обмотки с возможностью линейного перемещения по стержню.- the implementation of the winding with the possibility of linear movement along the rod.
Предложенный способ базируется на эффекте Виллари или магнитоупругом эффекте - явлении обратном магнитострикции, заключающемся в изменении намагниченности магнетика под действием механических деформаций.The proposed method is based on the Villari effect or magnetoelastic effect - the phenomenon of reverse magnetostriction, which consists in changing the magnetization of a magnet under the influence of mechanical deformations.
Будучи предварительно намагниченным, измерительный стержень содержит определенную магнитно-доменную структуру. При импульсном нагружении его с торца УВВ в стержне генерируется волна напряжений, вызывающая при прохождении вдоль его оси локальные упругие деформации. В зоне упругих деформаций происходит некоторая переориентация магнитных доменов, вследствие чего здесь изменяются магнитные характеристики и соответственно - магнитный поток, проходящий через сечение стержня и витки расположенной на нем обмотки.Being pre-magnetized, the measuring rod contains a specific magnetic domain structure. When it is pulsed by loading it from the end of the air-blast, a stress wave is generated in the rod, which causes local elastic deformations when passing along its axis. In the zone of elastic deformations, a certain reorientation of the magnetic domains occurs, as a result of which the magnetic characteristics change and, accordingly, the magnetic flux passing through the cross section of the rod and the turns of the winding located on it.
При этом согласно закону Фарадея, электродвижущая - сила (ЭДС) индукции Ei в контуре витка обмотки будет прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока Ф (потока вектора магнитной индукции В) через поверхность S, ограниченную этим контуром, т.е.:Moreover, according to the Faraday law, the electromotive force (EMF) of the induction E i in the loop circuit of the winding will be directly proportional to the rate of change of the magnetic flux Φ (magnetic flux vector B) through the surface S limited by this circuit, i.e.:
Скорость изменения магнитного потока может быть представлена какThe rate of change of the magnetic flux can be represented as
или же при постоянной S:or at constant S:
Вектор магнитной индукции B в свою очередь определяется выражением:The magnetic induction vector B, in turn, is determined by the expression:
Где μ0 - магнитная постоянная или магнитная проницаемость вакуума;Where μ 0 - magnetic constant or magnetic permeability of vacuum;
μ - магнитная проницаемость вещества;μ is the magnetic permeability of the substance;
Н - напряженность магнитного поля, Тл.N - magnetic field strength, T.
Тогда при постоянной напряженности магнитного поля Н (в локальном сечении стержня), скорость изменения магнитного потока будет определяться какThen, at a constant magnetic field H (in the local section of the rod), the rate of change of the magnetic flux will be determined as
В работе /4/ приведена графическая экспериментальная зависимость между нормальными напряжениями в материале σ и его магнитной проницаемостью μ для конструкционной стали 15ХН4Д, которая может быть описана и аналитически:In work / 4 /, a graphical experimental dependence is given between the normal stresses in a material σ and its magnetic permeability μ for structural steel 15XH4D, which can be described analytically:
С другой стороны, по закону Гука:On the other hand, according to Hooke’s law:
где Е - модуль Гука, МПа;where E is Hooke's module, MPa;
ε - относительная линейная деформация.ε is the relative linear strain.
Следовательно, выражение (5) может быть представлено в виде физической зависимости:Therefore, expression (5) can be represented as a physical dependence:
или же в виде обратной математической зависимости:or in the form of an inverse mathematical relationship:
Тогда в случае использования, например как показано в /3/, мостовой схемы измерений, выходное напряжение, генерируемое за счет изменения магнитного потока и снимаемое с одного или нескольких близкорасположенных витков обмотки в данном сечении материала стержня будет определяться зависимостью:Then, in the case of using, for example, as shown in / 3 /, a bridge measurement circuit, the output voltage generated by changing the magnetic flux and removed from one or more closely spaced windings in a given section of the core material will be determined by the dependence:
где U - выходное напряжение, В;where U is the output voltage, V;
U0 - напряжение на мосту Уинстона, В;U 0 - voltage at the Winston bridge, V;
k - постоянная измерительной цепи.k is the constant of the measuring circuit.
По измеренному значению U определяется величина относительной линейной деформации ε (фактически ε=ε(μ)) сечения материала стержня, подвергнутого кратковременной упругой деформации.The measured value of U determines the relative linear strain ε (actually ε = ε (μ)) of the section of the material of the rod subjected to short-term elastic deformation.
При проведении измерений в нескольких сечениях стержня, при известном расстоянии между ними одновременно может быть определена скорость распространения волны напряжения в стержне Cm, м/с. А далее с помощью зависимости /3/:When conducting measurements in several sections of the rod, at a known distance between them, the propagation velocity of the voltage wave in the rod C m , m / s can be determined simultaneously. And then using the dependency / 3 /:
- и скорость частиц материала стержня u, м/с;- and the particle velocity of the rod material u, m / s;
Величина давления на фронте УВВ определяется опять же по известной зависимости /3/:The pressure at the air-blast front is determined again from the well-known dependence / 3 /:
где Р - давление, ГПа;where P is the pressure, GPa;
ρ - плотность материала стержня, кг/м3.ρ is the density of the rod material, kg / m 3 .
А величина импульса может быть определена также по известным зависимостям, приведенным в работе /5/.And the magnitude of the pulse can also be determined by the known dependencies given in / 5 /.
Цилиндрическая обмотка из электропроводящего материала, помещенная на стержне, служит для выполнения нескольких функций:A cylindrical winding of electrically conductive material, placed on the rod, serves to perform several functions:
- при временном подключении ее концов к источнику постоянного напряжения осуществляется предварительное намагничивание материала измерительного стержня до заданной напряженности Н;- when its ends are temporarily connected to a constant voltage source, the magnetization of the material of the measuring rod is pre-magnetized to a predetermined tension N;
- один или несколько близкорасположенных витков обмотки, подключаемых к измерительно-регистрирующему прибору, образуют контур (далее по тексту - измерительный контур), в котором генерируется ЭДС индукции Ei, т.е. по сути являются первичными измерительными датчиками;- one or more closely spaced windings connected to the measuring and recording device form a circuit (hereinafter referred to as the measuring circuit) in which the induction EMF E i is generated, i.e. in fact, they are primary measuring sensors;
- выполнение обмотки с возможностью линейного перемещения по стержню позволяет располагать измерительный контур на заданном расстоянии от фронтального или тылового торца стержня, т.е. в том его сечении, где волна напряжений (прямая или отраженная) имеет (по предварительным экспериментальным оценкам) установившийся характер;- the implementation of the winding with the possibility of linear movement along the rod allows you to position the measuring circuit at a specified distance from the front or rear end of the rod, i.e. in that section where the stress wave (direct or reflected) has (according to preliminary experimental estimates) a steady-state character;
- подключение нескольких измерительных контуров, размещенных на заданном расстоянии друг от друга в разных сечениях обмотки к измерительно-регистрирующему прибору при известном расстоянии между ними и замеренном интервале времени между регистрируемыми значениями ЭДС индукции позволяет для конкретного материала стержня точно определять величину скорости распространения волны напряжения в стержне.- the connection of several measuring circuits located at a predetermined distance from each other in different sections of the winding to a measuring and recording device with a known distance between them and a measured time interval between the recorded values of the induction emf makes it possible to accurately determine the magnitude of the propagation velocity of the voltage wave in the rod .
Также следует особо отметить, что витки обмотки с измерительным стержнем механической связи не имеют, каким-либо механическим воздействиям при прохождении по нему упругой волны напряжения не подвергаются, потому данная измерительная система может использоваться многократно, т.е. без замены первичных измерительных элементов (одного или нескольких измерительных контуров, размещенных в разных сечениях обмотки).It should also be specially noted that the winding turns with a measuring rod do not have any mechanical connection, they do not undergo any mechanical stresses when an elastic wave passes through it, therefore this measuring system can be used repeatedly, i.e. without replacing the primary measuring elements (one or more measuring circuits located in different sections of the winding).
В качестве примера изобретение иллюстрируется графической информацией:As an example, the invention is illustrated by graphic information:
на фиг. 1 приведена схема устройства для проведения измерений по предлагаемому способу,in FIG. 1 shows a diagram of a device for taking measurements by the proposed method,
на фиг. 2 - принципиально осуществимый результат измерений с одновременным измерением скорости распространения волны напряжения в стержне.in FIG. 2 - a fundamentally feasible measurement result with simultaneous measurement of the propagation velocity of a voltage wave in a rod.
Устройство для измерения характеристик взрыва заряда ВВ в ближней зоне содержит измерительный элемент (стержень) 1, на котором расположена обмотка для намагничивания 2, с возможностью временного подключения ее концов 3 к источнику постоянного напряжения 4. Несколько измерительных контуров 5, размещенных в разных сечениях обмотки на заданном расстоянии LИБ имеют возможность подключения к измерительно-регистрирующему прибору 6. Для обеспечения линейного перемещения по стержню обмотка 2 размещена на катушке 7, внутренний диаметр которой равен диаметру измерительного стержня. Концы обмотки 3 временно подключаются к источнику постоянного напряжения 4 посредством ключа 8, а измерительные контуры 5 - к измерительно-регистрирующему прибору ключами 9. Измерительный стержень 1 помещен в защитный кожух 10, имеющий в передней части обтекатель 11. Внутри кожуха 10 в передней и тыльной его частях размещены центрирующие втулки 12, диаметр отверстий которых позволяет устанавливать в них измерительный стержень 1 с минимальным зазором. С тыльной стороны кожух 10 содержит демпфирующий элемент 13, поджимаемый резьбовой крышкой 14 таким образом, чтобы нагружаемый УВВ торец измерительного стержня 1 размещался заподлицо с торцовой поверхностью передней центрирующей втулки 12. Для защиты от воздействий УВВ и продуктов взрыва нагружаемого торца измерительного стержня и зазора между стержнем и отверстием в передней втулке 12 перед ними размещена плотно прилегающая экранирующая прокладка 15 из тонкой фольги (0,05…0,1 мм). Защитный кожух 10 монтируется на телескопической стойке 16, размещенной на массивном основании 17. Также в состав устройства входит стойка (опора) 18, предназначенная для установки испытуемого боеприпаса/заряда ВВ 19 на заданном расстоянии L от торца измерительного стержня 1 и на одной с ним высоте.A device for measuring the characteristics of an explosive charge explosion in the near field contains a measuring element (rod) 1, on which a magnetization winding 2 is located, with the possibility of temporarily connecting its
Работа устройства (осуществление способа) происходит следующим образом. Измерительный стержень 1 с обмоткой 2 на катушке 7 устанавливают в центрирующих втулках 12 защитного кожуха 10. Катушку 7 с обмоткой 2 предварительно размещают в средней части измерительного стержня 1. К концам 3 расположенной на катушке обмотки ключом 8 на заданное время подключают источник постоянного напряжения 4. Т.к. длина обмотки 2 значительно превышает ее диаметр, то в полости катушки 7 при подаче на обмотку постоянного электрического тока порождается магнитное поле, близкое к однородному, вследствие чего измерительный стержень 1 намагничивается (до заданной величины напряженности Н). После чего источник постоянного напряжения 4 от концов 3 обмотки 2 отключают, и катушку перемещают (при необходимости) по измерительному стержню 1 в такую позицию, чтобы ближайший к нагружаемому торцу измерительный контур 5 располагался на заданном расстоянии от фронтального или тылового торца стержня, т.е. в том его сечении, где волна напряжений (прямая или отраженная) имеет (по предварительным экспериментальным оценкам) установившийся характер.The operation of the device (the implementation of the method) is as follows. The measuring rod 1 with winding 2 on the
Путем поджатая демпфирующего элемента 13 резьбой крышкой 14 нагружаемый УВВ торец измерительного стержня 1 устанавливают заподлицо с торцовой поверхностью передней центрирующей втулки 12, и для защиты его и зазора между стержнем и отверстием в передней втулке 12 от воздействии УВВ и продуктов взрыва перед ними закрепляют с плотным прилеганием экранирующую прокладку 15 из тонкой фольги.By pressing the damping
Телескопическую стойку 16 с закрепленным на ней кожухом 10, размещенную на массивном основании 17 устанавливают на заданную высоту, соответствующую высоте стойки (опоры) 18, и на заданном от нее расстоянии L. На стойку (опору) 18 монтируют испытуемый боеприпас (заряд ВВ) 19 и осуществляют ориентацию нагружаемого (фронтального) торца измерительного стержня 1 на необходимую область испытуемого боеприпаса.A
Измерительные контуры 5 посредством ключей 9 подключают к измерительно-регистрирующему прибору 6, а его - к электросети.The measuring
При последующем подрыве испытуемого боеприпаса (заряда ВВ) 19 генерируемая им УВВ своим импульсным воздействием на торец измерительного стержня 1 инициирует в нем продольную волну напряжения, вызывающую при прохождении вдоль его оси локальные упругие деформации, приводящие к изменению магнитных характеристик материала стержня, в первую очередь - магнитной проницаемости μ. Магнитный поток, проходящий сквозь измерительный контур 5, изменяется, и в нем генерируется ЭДС индукции, величина которой фиксируется (фиг. 2) измерительно-регистрирующим прибором 6 (например, осциллографом).With the subsequent undermining of the tested ammunition (explosive charge) 19, the air-blast generated by it by its pulsed action on the end face of the measuring rod 1 initiates a longitudinal stress wave in it, causing local elastic deformations when it passes along its axis, leading to a change in the magnetic characteristics of the rod material, primarily - magnetic permeability μ. The magnetic flux passing through the measuring
Так, если обмотка 2 выполнена с двумя измерительными контурами 5, разнесенными друг от друга на расстояние LИБ, то на дисплее измерительно-регистрирующего прибора (или при автоматической распечатке результатов измерений) отобразится информация, аналогичная представленной на фиг. 2. Здесь U1 и U2 - соответственно величины ЭДС, последовательно зарегистрированные измерительными контурами 5, разноудаленными от нагружаемого торца измерительного стержня. По измеренным значениям Ui определяется величина относительной линейной деформации ε (фактически ε=ε(μ)) сечения материала стержня, подвергнутого кратковременной упругой деформации, а затем с помощью вышеприведенных несложных зависимостей - рассчитываются величины давления на фронте УВВ и ее импульс.So, if the winding 2 is made with two measuring
При известных значениях расстояния между измерительными контурами LИБ и величины временного промежутка между фиксацией ЭДС U1 и U2 с использованием зависимостиWith known values of the distance between the measuring circuits L IB and the value of the time interval between fixing the EMF U 1 and U 2 using the dependence
при необходимости одновременно может быть определена скорость распространения волны напряжения в измерительном стержне, что в итоге приведет к повышению точности последующих расчетов.if necessary, the propagation velocity of the voltage wave in the measuring rod can be simultaneously determined, which will ultimately lead to an increase in the accuracy of subsequent calculations.
Причем как непосредственно измерения, так и их математическая обработка могут осуществляться с применением современных программно-аппаратных средств, что позволит обеспечить многократные измерения, с одновременным снижением трудозатрат и повышением точности измерений с целью использования автоматизированных систем сбора и обработки информации о характеристиках УВВ в ближней зоне.Moreover, both the measurements and their mathematical processing can be carried out using modern software and hardware, which will allow for multiple measurements, while reducing labor costs and increasing the accuracy of measurements in order to use automated systems for collecting and processing information about the air-blast characteristics in the near field.
Источники информацииInformation sources
1. М. Held, Blast Load Diagnostic, Propellents Explos. Pyrotech. 2009, 34, 194 - 209 - аналоги.1. M. Held, Blast Load Diagnostic, Propellents Explos. Pyrotech 2009, 34, 194 - 209 - analogues.
2. Патент US №5487298, G02M 7/00, Inertial Hopkinson bar shock sensor, 1996.2. US patent No. 5487298,
3. T. Piehler, A. Birk, R. Benjamin, V. Boyle, E. Summers, S. Aubert, Near-Field Impulse Loading Measurement Techniques for Evaluating Explosive Blast, Proceedings of the 24th International Symposium on Ballistics, New Orleans, LA, 22-26 September 2008 - прототип.3. T. Piehler, A. Birk, R. Benjamin, V. Boyle, E. Summers, S. Aubert, Near-Field Impulse Loading Measurement Techniques for Evaluating Explosive Blast, Proceedings of the 24 th International Symposium on Ballistics, New Orleans , LA, September 22-26, 2008 - prototype.
4. Горкунов Э.С., Задворкин С.М., Мушников А.Н., Якушенко Е.И. Влияние механических напряжений на магнитные характеристики конструкционной стали 15ХН4Д, V Всероссийская конференция. Механика микронеоднородных материалов и разрушение. Институт машиноведения УрО РАН, 2008.4. Gorkunov E.S., Zadvorkin S.M., Mushnikov A.N., Yakushenko E.I. The influence of mechanical stresses on the magnetic characteristics of structural steel 15KHN4D, V All-Russian Conference. Mechanics of microinhomogeneous materials and destruction. Institute of Engineering Science, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, 2008.
5. Орленко Л.П. Физика взрыва и удара: Учебное пособие для вузов. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. - 304 с.5. Orlenko L.P. Explosion and Impact Physics: A Textbook for High Schools. - M .: FIZMATLIT, 2006 .-- 304 p.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017132623A RU2658080C1 (en) | 2017-09-19 | 2017-09-19 | Explosive substance charge explosion in the near zone characteristics determining method and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017132623A RU2658080C1 (en) | 2017-09-19 | 2017-09-19 | Explosive substance charge explosion in the near zone characteristics determining method and device for its implementation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2658080C1 true RU2658080C1 (en) | 2018-06-19 |
Family
ID=62619955
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017132623A RU2658080C1 (en) | 2017-09-19 | 2017-09-19 | Explosive substance charge explosion in the near zone characteristics determining method and device for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2658080C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2739303C1 (en) * | 2020-06-04 | 2020-12-22 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Method of determining reacted explosive charge mass |
| CN112326470A (en) * | 2020-09-29 | 2021-02-05 | 西安近代化学研究所 | Method for measuring dynamic deformation of cylindrical composite material under action of explosive impact |
| CN114166400A (en) * | 2021-11-17 | 2022-03-11 | 中国人民解放军国防科技大学 | Fragment and shock wave comprehensive power measuring device and measuring method |
| RU2773906C1 (en) * | 2021-09-14 | 2022-06-14 | Федеральное казенное предприятие "Национальное испытательное объединение "Государственные боеприпасные испытательные полигоны России" (ФКП "НИО "ГБИП России") | Device for installing a projectile when determining the explosion pulse of an explosive charge/munition in the near zone |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5487298A (en) * | 1994-03-22 | 1996-01-30 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Inertial Hopkinson bar shock sensor |
| RU2235301C1 (en) * | 2003-07-08 | 2004-08-27 | Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения" | Device for testing articles |
| US20120085162A1 (en) * | 2009-03-24 | 2012-04-12 | Benjamin Furch | Determination of the muzzle velocity of a projectile |
| RU2593518C1 (en) * | 2015-07-21 | 2016-08-10 | Федеральное казенное предприятие "Научно-исследовательский институт "Геодезия" (ФКП "НИИ "Геодезия") | Method for determining ammunition fugacity characteristics |
-
2017
- 2017-09-19 RU RU2017132623A patent/RU2658080C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5487298A (en) * | 1994-03-22 | 1996-01-30 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Inertial Hopkinson bar shock sensor |
| RU2235301C1 (en) * | 2003-07-08 | 2004-08-27 | Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения" | Device for testing articles |
| US20120085162A1 (en) * | 2009-03-24 | 2012-04-12 | Benjamin Furch | Determination of the muzzle velocity of a projectile |
| RU2593518C1 (en) * | 2015-07-21 | 2016-08-10 | Федеральное казенное предприятие "Научно-исследовательский институт "Геодезия" (ФКП "НИИ "Геодезия") | Method for determining ammunition fugacity characteristics |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Т. Piehler и др., Near-Field Impulse Loading Measurement Techniques for Evaluating Explosive Blast, Proceedings of the 24th International Symposium on Ballistics, New Orleans, LA, 22-26 September 2008. * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2739303C1 (en) * | 2020-06-04 | 2020-12-22 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Method of determining reacted explosive charge mass |
| CN112326470A (en) * | 2020-09-29 | 2021-02-05 | 西安近代化学研究所 | Method for measuring dynamic deformation of cylindrical composite material under action of explosive impact |
| CN112326470B (en) * | 2020-09-29 | 2023-07-18 | 西安近代化学研究所 | Method for measuring dynamic deformation of cylindrical composite material under explosion impact effect |
| RU2794866C2 (en) * | 2021-08-23 | 2023-04-25 | Федеральное государственное казенное учреждение "12 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Method for determining the magnitude of the peak pressure in the front of the underwater shock wave in the near zone of the explosion and a device for its implementation |
| RU2773906C1 (en) * | 2021-09-14 | 2022-06-14 | Федеральное казенное предприятие "Национальное испытательное объединение "Государственные боеприпасные испытательные полигоны России" (ФКП "НИО "ГБИП России") | Device for installing a projectile when determining the explosion pulse of an explosive charge/munition in the near zone |
| CN114166400A (en) * | 2021-11-17 | 2022-03-11 | 中国人民解放军国防科技大学 | Fragment and shock wave comprehensive power measuring device and measuring method |
| CN114166400B (en) * | 2021-11-17 | 2024-02-02 | 中国人民解放军国防科技大学 | Fragment and shock wave comprehensive power measuring device and measuring method |
| RU2781016C1 (en) * | 2021-12-07 | 2022-10-04 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "3 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Method for determining the fougasse pulse of an explosive charge explosion in the near zone |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Eitzen et al. | Acoustic emission: establishing the fundamentals | |
| RU2658080C1 (en) | Explosive substance charge explosion in the near zone characteristics determining method and device for its implementation | |
| Hall | Isentropic compression experiments on the Sandia Z accelerator | |
| Mancini et al. | Design of an innovative system for wave generation in direct tension–compression split Hopkinson bar | |
| KR100573736B1 (en) | Transducer for Generating and Sensing Torsional Waves, and Apparatus and Method for Structural Diagnosis Using It | |
| Xie et al. | A flexible thin-film magnetostrictive patch guided-wave transducer for structural health monitoring | |
| Perez-Martin et al. | Experimental determination of the dynamic fracture-initiation toughness of high-strength metals | |
| Cui et al. | A Lab‐Scale Experiment Approach to the Measurement of Wall Pressure from Near‐Field under Water Explosions by a Hopkinson Bar | |
| JP4605307B1 (en) | Bolt tightening force inspection device | |
| CN114005347A (en) | Experimental device and method for researching earthquake dynamic triggering | |
| RU2656649C1 (en) | Method and device for measuring characteristics of explosion of explosive charge in the near zone | |
| JP3299505B2 (en) | Ultrasonic flaw detection method using magnetostriction effect | |
| EP3415902B1 (en) | System for nondestructive residual stress profiling using inductive sensing | |
| Wu et al. | Simulation based study of magnetic velocity induction system by using analysis system electromagnetics suite | |
| Jian et al. | In-plane and out-of-plane particle velocity measurement using electromagnetic acoustical transducers | |
| Goyne et al. | Transducer for direct measurement of skin friction in hypervelocity impulse facilities | |
| US20200182720A1 (en) | Device for inspecting clamping means by ultrasounds and method implementing the device | |
| Gao et al. | A new approach for Hugoniot equation of state of polycarbonate | |
| Ostrik et al. | The strength tests of thin-walled composite shells under non-stationary loads of different physical nature | |
| Zhang et al. | Inline measurement of acoustoelastic coefficient in conductive sheet material with electromagnetic loading system | |
| Gilev et al. | Electrical resistance of copper under shock compression: Experimental data | |
| Smith et al. | Stress wave force balance sting design for magnetohydrodynamic drag force measurements in expansion tubes | |
| Lazarev et al. | Electromagnetic method of elastic wave excitation for calibration of acoustic emission sensors and apparatus | |
| Millett et al. | Development of magnetic gauges for the measurement of particle velocities during one-dimensional shock loading | |
| Guo et al. | Online detection of bus bar plane stress based on electromagnetic loading |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200920 |