RU2768502C1 - Способ определения параметров проникания ударника в грунтовую преграду - Google Patents

Способ определения параметров проникания ударника в грунтовую преграду Download PDF

Info

Publication number
RU2768502C1
RU2768502C1 RU2021112033A RU2021112033A RU2768502C1 RU 2768502 C1 RU2768502 C1 RU 2768502C1 RU 2021112033 A RU2021112033 A RU 2021112033A RU 2021112033 A RU2021112033 A RU 2021112033A RU 2768502 C1 RU2768502 C1 RU 2768502C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
striker
time
measuring unit
time scale
obstacle
Prior art date
Application number
RU2021112033A
Other languages
English (en)
Inventor
Михаил Сергеевич Калинин
Павел Владимирович Максименко
Владимир Владимирович Матасов
Артем Павлович Осокин
Илья Владимирович Рыжов
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом"), Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Priority to RU2021112033A priority Critical patent/RU2768502C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2768502C1 publication Critical patent/RU2768502C1/ru

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/30—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying a single impulsive force, e.g. by falling weight

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области исследований прочностных характеристик материалов, в которых оснащенные измерительными системами ударники используются для количественной оценки характеристик реологических сред. Сущность: осуществляют метание ударника, содержащего измерительный узел, измеряющий линейные ускорения в процессе движения ударника в преграде в шкале времени измерительного узла. Определение параметров движения ударника ведут по шкале времени измерительного узла и шкале времени наземной аппаратуры, начало отсчета в указанных шкалах ведут от момента запуска средств разгона ударника. В процессе движения ударника измерительным узлом регистрируют зависимость линейного ускорения AИУi от времени
Figure 00000036
по шкале времени измерительного узла. С помощью наземной аппаратуры определяют значения скорости ν0 и время
Figure 00000037
в момент соударения ударника с преградой по шкале времени наземной аппаратуры. После остановки ударника в преграде измеряют значение конечной глубины проникания ударника хк в преграду. По измеренной зависимости линейного ускорения
Figure 00000038
от времени
Figure 00000039
по шкале времени измерительного узла определяют момент времени соударения ударника с преградой
Figure 00000040
. Зная расстояние l от носка ударника до измерительного узла и скорость звука в материале ударника с, определяют коэффициент пропорциональности
Figure 00000041
между шкалой времени измерительного узла и шкалой времени наземной аппаратуры, вычисляют соответствующее значению времени
Figure 00000042
по шкале времени измерительного узла значение времени t'i по шкале времени наземной аппаратуры с началом отсчета от момента соударения ударника с преградой
Figure 00000040
по формуле
Figure 00000043
. По полученной зависимости линейного ускорения АИУi от времени t'i определяют время остановки ударника f'к в преграде как момент установления зависимости ускорения в постоянное значение в пределах погрешности преобразования электрического сигнала, полученного с измерительного узла, в цифровое значение ускорения, записываемое регистратором, вычисляют скорректированное значение линейного ускорения по формуле ai=(1/q)⋅АИУi-(w/q), где q - мультипликативная и w - аддитивная составляющие ошибки, при этом величины 1/q и w/q рассчитывают по приведенным в описании формулам. В случае равенства нулю знаменателя в формуле вычисления 1/q, принимают 1/q=1, а зависимости скорости и глубины проникания ударника от времени определяют путем, соответственно, одно- и двукратного интегрирования значений скорректированного ускорения ai по времени t'i при начальной скорости, равной ν0, и начальной глубине проникания, равной нулю. Технический результат: повышение точности определения параметров проникания ударника в преграду на 5-15%.

Description

Изобретение относится к области исследований прочностных характеристик материалов, в которых оснащенные измерительными устройствами ударники используются для количественной оценки характеристик реологических сред.
Известны устройство к способ определения параметров проникания ударника в преграду патент RU №2263297C1, МПК G01N 3/30, опубликованный 27.10.2005 Бюл. №30. Способ заключается в том, что осуществляют метание сборки, содержащей метаемое тело, установленное в отделяемом поддоне с дном, измерительный узел, размещенный в метаемом теле, по меньшей мере, один провод узла электрической связи, соединенный одним концом с отделяемым поддоном, а другим - с измерительным узлом, и улавливатель поддона, предназначенный для подключения измерительного узла через измерительные каналы линии электрической связи к регистрирующей аппаратуре, обеспечивают разъединение отделяемого поддона с метаемым телом на улавливателе поддона, подключенном через измерительные каналы линии электрической связи к регистрирующей аппаратуре. При этом обеспечивается свободное, без контакта с материалом улавливателя поддона, движение метаемого тела в отверстии улавливателя, одновременно осуществляется замыкание отделяемого поддона на указанный улавливатель поддона и производится регистрация параметров проникания метаемого тела в преграду. Данный способ выбран в качестве прототипа для заявляемого изобретения.
Способ используется для количественной оценки характеристик реологических сред (конструкционных материалов и природных геологических пород) в процессе проникания устройств в эти среды.
В описании изобретения показана возможность получения данных о процессе проникания ударника в грунтовую преграду в виде изменений (от времени или с глубиной внедрения ударника в среду) величин параметров проникания, характеризующих процесс взаимодействия ударника со средой. Это могут быть, например, зависимости изменения величин ускорений, воздействующих на ударник от времени, по которым могут быть затем вычислены зависимости изменения скорости и глубины проникания ударника от времени.
Практика измерений показывает, что в силу особенностей различных типов применяемых датчиков, в процессе внедрения ударника в преграду происходят изменения как коэффициента преобразования датчиком ускорения, приобретаемого ударником, в электрический сигнал, так и смещения нуля. Кроме того, применение проводной линии связи между датчиком, расположенным на ударнике, и регистрирующей аппаратурой не всегда возможно, особенно, при больших глубинах проникания, когда велика вероятность обрыва линии. В этом случае, как правило, регистрирующую аппаратуру располагают на борту ударника. Однако, в этом случае, в силу ограниченной стойкости к ударным нагрузкам высокостабильных (кварцевых) задающих элементов генераторов отсчета времени, в регистраторе измерительного узла используются простые генераторы на RC-элементах с невысокой стабильностью, что приводит к значительным погрешностям в привязке измерений к шкале времени измерительного узла.
Все это приводит к снижению точности определения параметров проникания ударника в преграду, что является основным недостатком способа, выбранного в качестве прототипа.
Техническая проблема, на решение которой направлен заявляемый способ, заключается в повышении точности результата определения параметров проникания ударника в грунтовую преграду.
Технический результат заключается в повышении точности определения параметров проникания ударника в грунтовую преграду в результате учета изменений коэффициента преобразования ускорения в электрический сигнал и смещения нуля в процессе внедрения ударника в преграду и согласования шкал времени измерительного узла и наземной аппаратуры.
Заявляемый технический результат достигается за счет того, что в заявляемом способе определения параметров проникания ударника в грунтовую преграду, включающем метание ударника, содержащего измерительный узел, измеряющий линейные ускорения в процессе движения ударника в преграде по шкале времени измерительного узла, в отличие от прототипа, регистрирующую аппаратуру располагают в измерительном узле. Определение параметров движения ударника ведут по шкале времени измерительного узла и шкале времени наземной аппаратуры. Начало отсчета в указанных шкалах ведут от момента запуска средств разгона ударника. В процессе движения ударника измерительным узлом регистрируют зависимость линейного ускорения АИУi от времени
Figure 00000001
по шкале времени измерительного узла. С помощью наземной аппаратуры определяют значение скорости ν0 и время
Figure 00000002
в момент соударения ударника с преградой по шкале времени наземной аппаратуры. После остановки ударника в преграде измеряют значение конечной глубины проникания ударника хк в преграду и по измеренной зависимости линейного ускорения
Figure 00000003
от времени
Figure 00000004
по шкале времени измерительного узла определяют время соударения ударника с преградой
Figure 00000005
. Зная расстояние l от носка ударника до измерительного узла и скорость звука в материале ударника с, определяют коэффициент пропорциональности
Figure 00000006
между шкалой времени измерительного узла и шкалой времени наземной аппаратуры. После вычисляют соответствующее значению времени
Figure 00000007
по шкале времени измерительного узла значение времени t'i по шкале времени наземной аппаратуры с началом отсчета от момента соударения ударника с преградой
Figure 00000008
по формуле
Figure 00000009
. По полученной зависимости линейного ударного ускорения АИУi от времени t'i определяют время остановки ударника t'к как момент установления зависимости ускорения в постоянное значение в пределах погрешности преобразования электрического сигнала, полученного с измерительного узла, в цифровое значение ускорения, записываемое регистратором. Затем вычисляют скорректированное значение ai линейного ускорения по формуле ai=(1/q)⋅AИУi-(w/q), где q - мультипликативная и w - аддитивная составляющие ошибки, при этом величины 1/q и w/q рассчитывают по формулам
Figure 00000010
Figure 00000011
в которых, в случае равенства нулю знаменателя в формуле вычисления 1/q, принимают 1/q=1, а зависимости скорости и глубины проникания ударника от времени определяют путем, соответственно, одно- и двукратного интегрирования значений скорректированного ускорения ai по времени t'i при начальной скорости, равной ν0, и начальной глубине проникания, равной нулю.
За счет использования всей совокупности признаков заявляемого изобретения обеспечивают учет изменения коэффициента преобразования ускорения в электрический сигнал и смещение нуля в процессе внедрения ударника в преграду, коррекцию шкалы времени измерительного узла, определяют скорректированные (полагаемые равными действительным) значения ускорений, воздействующих на ударник при его проникании от момента соударения ударника с преградой до полной его остановки, за счет чего повышаю! точность определения параметров проникания ударника в преграду.
Заявляемый способ осуществляется следующим образом.
В измерительном узле ударника располагают регистрирующую аппаратуру.
Производят метание ударника с размещенным в нем измерительным узлом. В момент запуска средств разгона ударника одновременно на наземную аппаратуру и измерительный узел подают электрический импульс и получают «ноль отсчета времени» шкал времени измерительного узла и наземной аппаратуры.
На подлете ударника к преграде наземной аппаратурой проводят траекторные измерения для определения значений скорости ν0 и времени
Figure 00000012
в момент соударения ударника с преградой, например, с помощью хронографических датчиков.
В процессе движения ударника (разгона, подлета к преграде и проникания в преграду) при помощи измерительного узла регистрируют зависимость линейного ускорения
Figure 00000013
от времени
Figure 00000014
по шкале времени измерительного узла.
После остановки ударника в преграде по результатам траекторных измерений наземной аппаратурой определяют значения скорости ν0 и времени
Figure 00000012
в момент соударения ударника с преградой по шкале времени наземной аппаратуры. Проводят поиск ударника и определяют конечную глубину проникания хк в преграду прямым измерением расстояния от точки контакта с преградой до точки остановки ударника, извлекают из ударника измерительный узел и проводят перезапись информации с измерительного узла на компьютер.
По измеренной зависимости линейного ускорения
Figure 00000015
от времени
Figure 00000016
определяют момент времени соударения ударника с преградой
Figure 00000017
по шкале времени измерительного узла, как момент начала резкого нарастания ускорения.
Определяют коэффициент пропорциональности между шкалой времени измерительного узла и шкалой времени наземной аппаратуры
Figure 00000018
, где l - расстояние от носка ударника до измерительного узла, с - скорость звука в материале ударника.
Вычисляют соответствующее значению времени
Figure 00000019
по шкале времени измерительного узла значение времени t'i по шкале времени наземной аппаратуры с началом отсчета от момента соударения ударника с преградой
Figure 00000017
по формуле
Figure 00000020
. Таким образом получают зависимость линейного ускорения
Figure 00000021
от времени t'i в шкале времени наземной аппаратуры с началом отсчета в момент контакта ударника с преградой.
После проведенного преобразования определяют время остановки ударника t'к, по полученной зависимости линейного ускорения AИУi от времени t'i как момент установления зависимости ускорения в постоянное значение в пределах погрешности преобразования электрического сигнала, полученного с измерительного узла, в цифровое значение ускорения, записываемое регистратором.
Полагают, что зарегистрированные значения линейного ударного ускорения
Figure 00000021
содержат мультипликативную q и аддитивную w составляющие ошибки и связаны со скорректированным (равным действительному) значением ускорения линейной зависимостью
Figure 00000022
. Затем определяют скорректированное значение линейного ускорения ai, по формуле, выраженной из приведенной линейной зависимости,
Figure 00000023
. Величины 1/q и w/q определяют из условий, что интеграл ускорения ai за время t'к должен быть равен начальной скорости ν0 с обратным знаком, а интеграл скорости за время t'к должен быть равен xк, и рассчитывают по формулам
Figure 00000024
Figure 00000025
В случае равенства нулю знаменателя в формуле вычисления 1/q, принимают 1/q=1.
Зависимости скорости и глубины проникания ударника от времени определяют путем, соответственно, одно- и двукратного интегрирования значений скорректированного ускорения ai по времени t'i при начальной скорости, равной ν0, и начальной глубине проникания, равной нулю.
Таким образом, за счет коррекции временной шкалы измерительного узла, а также определения скорректированных значений ускорений от момента соударения ударника с преградой до его полной остановки повышается точность определения параметров проникания ударника в преграду.
Проведенные предварительные испытания подтвердили работоспособность заявляемого способа, позволили, скорректировав значения ускорений от момента соударения ударника с грунтовой преградой до его полной остановки, повысить точность определения параметров проникания ударника в преграду на 5-15%.

Claims (4)

  1. Способ определения параметров проникания ударника в грунтовую преграду, включающий метание ударника, содержащего измерительный узел, измеряющий линейные ускорения в процессе движения ударника в преграде по шкале времени измерительного узла, отличающийся тем, что в измерительном узле располагают регистрирующую аппаратуру, определение параметров движения ударника ведут по шкале времени измерительного узла и шкале времени наземной аппаратуры, начало отсчета в указанных шкалах ведут от момента запуска средств разгона ударника, в процессе движения ударника измерительным узлом регистрируют зависимость линейного ускорения AИУi от времени
    Figure 00000026
    по шкале времени измерительного узла, с помощью наземной аппаратуры определяют значения скорости ν0 и времени
    Figure 00000027
    в момент соударения ударника с преградой по шкале времени наземной аппаратуры, после остановки ударника в преграде измеряют значение конечной глубины проникания ударника хк в преграду, по измеренной зависимости линейного ускорения
    Figure 00000028
    от времени
    Figure 00000029
    по шкале времени измерительного узла определяют момент времени соударения ударника с преградой
    Figure 00000030
    , зная расстояние l от носка ударника до измерительного узла и скорость звука в материале ударника с, определяют коэффициент пропорциональности
    Figure 00000031
    между шкалой времени измерительного узла и шкалой времени наземной аппаратуры, вычисляют соответствующее значению времени
    Figure 00000032
    по шкале времени измерительного узла значение времени t'i по шкале времени наземной аппаратуры с началом отсчета от момента соударения ударника с преградой
    Figure 00000030
    по формуле
    Figure 00000033
    , по полученной зависимости линейного ускорения AИУi от времени t'i определяют время остановки ударника t'к в преграде как момент установления зависимости ускорения в постоянное значение в пределах погрешности преобразования электрического сигнала, полученного с измерительного узла, в цифровое значение ускорения, записываемое регистратором, вычисляют скорректированное значение линейного ускорения по формуле ai=(1/q)⋅АИУi-(w/q), где q - мультипликативная и w - аддитивная составляющие ошибки, при этом величины 1/q и w/q рассчитывают по формулам
  2. Figure 00000034
  3. Figure 00000035
  4. в случае равенства нулю знаменателя в формуле вычисления 1/q, принимают 1/q=1, а зависимости скорости и глубины проникания ударника от времени определяют путем, соответственно, одно- и двукратного интегрирования значений скорректированного ускорения ai по времени t'i - при начальной скорости, равной ν0, и начальной глубине проникания, равной нулю.
RU2021112033A 2021-04-26 2021-04-26 Способ определения параметров проникания ударника в грунтовую преграду RU2768502C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021112033A RU2768502C1 (ru) 2021-04-26 2021-04-26 Способ определения параметров проникания ударника в грунтовую преграду

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021112033A RU2768502C1 (ru) 2021-04-26 2021-04-26 Способ определения параметров проникания ударника в грунтовую преграду

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2768502C1 true RU2768502C1 (ru) 2022-03-24

Family

ID=80819414

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021112033A RU2768502C1 (ru) 2021-04-26 2021-04-26 Способ определения параметров проникания ударника в грунтовую преграду

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2768502C1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5591902A (en) * 1990-12-12 1997-01-07 Castagner; Bernard Dynamic pyrotechnical penetrometer
RU2111476C1 (ru) * 1996-05-31 1998-05-20 Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики Зонд для исследования свойств грунта
RU2263297C1 (ru) * 2004-06-04 2005-10-27 Васильев Андрей Юрьевич Устройство и способ определения параметров проникания метаемого тела в преграду
RU2566402C1 (ru) * 2014-06-10 2015-10-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Способ определения глубины проникания объекта в грунт

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5591902A (en) * 1990-12-12 1997-01-07 Castagner; Bernard Dynamic pyrotechnical penetrometer
RU2111476C1 (ru) * 1996-05-31 1998-05-20 Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики Зонд для исследования свойств грунта
RU2263297C1 (ru) * 2004-06-04 2005-10-27 Васильев Андрей Юрьевич Устройство и способ определения параметров проникания метаемого тела в преграду
RU2566402C1 (ru) * 2014-06-10 2015-10-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Способ определения глубины проникания объекта в грунт

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101595396A (zh) 高分辨率超声位移测量的装置与方法
CN104950169B (zh) 一种高速光纤陀螺频率特性的测试方法与系统
CN106442599B (zh) 岩石含油量测定方法及装置
CN101943599B (zh) 一种在隧道中用弹性波反射法时测取掌子面前方岩体波速的方法
McGillivray et al. Seismic piezocone and seismic flat dilatometer tests at Treporti
RU2768502C1 (ru) Способ определения параметров проникания ударника в грунтовую преграду
JP2003321828A (ja) 打撃貫入に伴うｓ波振幅を用いた地盤調査方法
CN105723214B (zh) 通过回波分析对部件进行无损超声检测的方法
Brown et al. The in-situ measurement of Young's modulus for rock by a dynamic method
Langleben Young's modulus for sea ice
Piggot Factors involved in submarine core sampling
US7152467B2 (en) Parallel seismic depth testing using a cone penetrometer
US5717142A (en) Ultrasound image freezing apparatus and method for animal backfat measuring instruments
CN107560883A (zh) 多功能重力式海底沉积物取样器
Meyer et al. The shear strength and dynamic shear stiffness of some New Zealand volcanic ash soils
RU2773714C1 (ru) Барометрический измеритель высоты
JPS6373128A (ja) 打込み杭の動的支持力計測方法及び装置
RU2348946C2 (ru) Способ для измерения скорости снаряда
Rausche et al. A new testing procedure for axial pile strength
Iwnicki et al. Measuring the longitudinal force during javelin release
JP2000180561A (ja) 地盤調査方法
RU2052794C1 (ru) Способ измерения твердости
RU2803984C1 (ru) Способ испытания осесимметричного осколочно-фугасного боеприпаса с неосесимметричным полем разлета осколков
Baraka et al. Monitoring Bridge Deformations During Static Loading Tests Using GPS
SU815622A1 (ru) Устройство дл статического идиНАМичЕСКОгО зОНдиРОВАНи гРуНТОВ