RU2788480C1 - Method for increasing the working time of a shock tube and a device for its implementation - Google Patents
Method for increasing the working time of a shock tube and a device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2788480C1 RU2788480C1 RU2022115645A RU2022115645A RU2788480C1 RU 2788480 C1 RU2788480 C1 RU 2788480C1 RU 2022115645 A RU2022115645 A RU 2022115645A RU 2022115645 A RU2022115645 A RU 2022115645A RU 2788480 C1 RU2788480 C1 RU 2788480C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pressure chamber
- pressure
- valve
- additional cavity
- air
- Prior art date
Links
- 230000035939 shock Effects 0.000 title claims abstract description 27
- 206010018987 Haemorrhage Diseases 0.000 claims description 2
- 230000000740 bleeding Effects 0.000 claims description 2
- 231100000319 bleeding Toxicity 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 241000731961 Juncaceae Species 0.000 description 1
- 230000000903 blocking Effects 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области экспериментальной аэродинамики и может быть использовано для получения высокоскоростного потока газа с большими числами Маха в лабораторных условиях в бездиафрагменных ударных трубах кратковременного действия.The present invention relates to the field of experimental aerodynamics and can be used to obtain a high-velocity gas flow with high Mach numbers under laboratory conditions in non-diaphragm short-duration shock tubes.
Ударные трубы содержат последовательно соединенные камеру высокого давления, средство перекрытия канала и камеру низкого давления в виде цилиндрического канала. Средство перекрытия канала, вместо разрушаемой мембраны, представляет собой быстродействующий пневматический электромагнитный клапан [1].The shock tubes contain a series-connected high-pressure chamber, a means of closing the channel and a low-pressure chamber in the form of a cylindrical channel. The means of closing the channel, instead of a destructible membrane, is a high-speed pneumatic solenoid valve [1].
Рабочее время ударных труб включает в себя время сумму времен, начиная от падающей в торец камеры низкого давления ударной волны, отраженной ударной волны, следующей за ударной волной контактной поверхности, и заканчивая приходом волны разрежения.The working time of shock tubes includes the time the sum of times, starting from the shock wave falling into the end of the low-pressure chamber, the reflected shock wave following the shock wave of the contact surface, and ending with the arrival of the rarefaction wave.
Известен способ увеличения рабочего времени за счет удлинения канала низкого давления [2]. При контактном разрыве между камерами высокого и низкого давлений образуется ударная волна, которая «бежит» вдоль цилиндрического канала камеры низкого давления с ускорением. Камеру низкого давления делают оптимально длинной. Однако реализация данного способа экономически затратна, требует увеличения металлоемкой части ударной трубы и больших лабораторных площадей.A known method of increasing working time by lengthening the low pressure channel [2]. In the contact gap between the high and low pressure chambers, a shock wave is formed, which "runs" along the cylindrical channel of the low pressure chamber with acceleration. The low pressure chamber is made optimally long. However, the implementation of this method is economically expensive, requires an increase in the metal-intensive part of the shock tube and large laboratory areas.
Известен способ применения пневматического клапана [3] высокого быстродействия (4…7 мс), вместо разрушаемой мембраны, устанавливаемый между камерами высокого и низкого давлений. Перед началом испытаний пневматический клапан заправляется воздухом под небольшим давлением, который позволяет запереть подвижным колпаком проходное сечение камеры низкого давления. При срабатывании электромагнита клапана заправленный воздух стравливается в окружающую среду, подвижный колпак перемещается и открывает кольцевой зазор между стенками колпака и стенкой камеры низкого давления. Из камеры высокого давления газ вытекает с ускорением и она заполняется волной разрежения.A known method of using a pneumatic valve [3] high speed (4...7 ms), instead of a destructible membrane, installed between the high and low pressure chambers. Before starting the tests, the pneumatic valve is filled with air under low pressure, which makes it possible to lock the passage section of the low-pressure chamber with a movable cap. When the valve solenoid is actuated, the filled air is released into the environment, the movable cap moves and opens the annular gap between the cap walls and the wall of the low pressure chamber. The gas flows out of the high-pressure chamber with acceleration and it is filled with a rarefaction wave.
Однако, этот способ инициации ударной волны не увеличивает рабочее время ударной трубы.However, this method of initiating the shock wave does not increase the operating time of the shock tube.
Наиболее близкой по совокупности существенных признаков является гиперзвуковая ударная аэродинамическая труба, известная из описания [4]. Известная гиперзвуковая ударная аэродинамическая труба содержит образующие общий канал, последовательно между собой соединенные камеру высокого давления, цилиндрический канал, гиперзвуковое сопло, вакуумную камеру, и средство перекрытия канала, установленное между камерой высокого давления и цилиндрическим каналом. Труба снабжена высокочастотными датчиками динамического давления, размещенными в камере высокого давления, цилиндрическом канале, вакуумной камере и соединенными с регистрирующей аппаратурой.The closest in terms of essential features is a hypersonic shock wind tunnel, known from the description [4]. The well-known hypersonic shock wind tunnel comprises a high-pressure chamber, a cylindrical channel, a hypersonic nozzle, a vacuum chamber, and a means of closing the channel installed between the high-pressure chamber and the cylindrical channel, which form a common channel and are connected in series. The tube is equipped with high-frequency dynamic pressure sensors placed in a high-pressure chamber, a cylindrical channel, a vacuum chamber and connected to the recording equipment.
Недостатком устройства является быстрый приход волны разрежения к торцу цилиндрического канала, которая снижает давление перед входом в сопло и не позволяет увеличить рабочее время установки.The disadvantage of the device is the rapid arrival of the rarefaction wave to the end of the cylindrical channel, which reduces the pressure before entering the nozzle and does not increase the operating time of the installation.
Задачей изобретения является увеличение рабочего времени ударной трубы за счет торможения волны разрежения.The objective of the invention is to increase the working time of the shock tube due to the deceleration of the rarefaction wave.
Поставленная задача достигается тем, газ под давлением истекает из камеры высокого давления в камеру низкого давления за счет стравления воздуха поджимающего подвижный колпак пневматического клапана, при этом воздух стравливается в дополнительную полость через отверстие, связанное с клапаном и остается там под подпружиненной крышкой до тех пор, пока давление поджимающего воздуха в дополнительной полости станет больше давления веера разрежения в камере высокого давления, при этом крышка выдавливается из отверстия, обращенного в сторону камеры высокого давления, и стравливающий воздух поступает в камеру высокого давления, причем дополнительная полость имеет первоначальное давление не более 1 атм.The task is achieved by the fact that the gas under pressure flows out of the high-pressure chamber into the low-pressure chamber due to the bleeding of air pressing the movable cap of the pneumatic valve, while the air is bled into the additional cavity through the hole associated with the valve and remains there under the spring-loaded cover until until the pressure of the pressurizing air in the additional cavity becomes greater than the pressure of the rarefaction fan in the high-pressure chamber, while the cover is squeezed out of the hole facing the high-pressure chamber, and the bleed air enters the high-pressure chamber, and the additional cavity has an initial pressure of not more than 1 atm .
Поставленная задача также достигается тем, что устройство увеличения рабочего времени ударной трубы, содержит последовательно соединенные камеру высокого давления, средство перекрытия канала в виде пневматического клапана с подвижным, за счет поджимающего воздуха, колпаком и камеру низкого давления, и что пневматический клапан имеет дополнительную полость, прилегающую к клапану, обращенную в сторону камеры высокого давления, с двумя отверстиями, одно из них связано с клапаном, а другое с камерой высокого давления, закрытое подпружиненной крышкой, которая закрыта в начальный момент прижимающим ее высоким давлением со стороны камеры высокого давления.The task is also achieved by the fact that the device for increasing the working time of the shock tube contains a series-connected high-pressure chamber, a means for closing the channel in the form of a pneumatic valve with a movable, due to the pressurizing air, a cap and a low-pressure chamber, and that the pneumatic valve has an additional cavity, adjacent to the valve, facing the high-pressure chamber, with two holes, one of them is connected to the valve, and the other to the high-pressure chamber, closed by a spring-loaded cover, which is closed at the initial moment by high pressure pressing it from the side of the high-pressure chamber.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими графическими материалами:The present invention is illustrated by the following graphics:
На фиг. 1 - изображено устройство увеличения рабочего времени трубыIn FIG. 1 - shows a device for increasing the working time of the pipe
На фиг. 2 приведены графики высокочастотных датчиков динамического давления, установленных: 1- в торце камеры высокого давления; 2- в середине и 3 - в торце камеры низкого давления.In FIG. 2 shows graphs of high-frequency dynamic pressure sensors installed: 1- at the end of the high-pressure chamber; 2 - in the middle and 3 - at the end of the low pressure chamber.
Устройство увеличения рабочего времени ударной трубы состоит из камеры высокого давления 1; пневматического клапана 2; камеры низкого давления (цилиндрический канал) 3; полости клапана для заправки клапана давлением 4; дополнительной полости для стравливания газа 5. Буквами «a», «b» и «c» обозначены крышки отверстий.The device for increasing the working time of the shock tube consists of a
Способ реализуется в работе устройства следующим образом. Перед запуском ударной трубы полость для заправки пневматического клапана 4 сначала имеет давление не более 1 атм и заправляется воздухом под штатным давлением. При срабатывании пневматического клапана 2 воздух из полости 4 для заправки пневматического клапана стравливается в дополнительную полость 5 через отверстие «b» и удерживается там подпружиненной крыщкой отверстия «c». Газ под давлением истекает из камеры высокого давления 1 в камеру низкого давления 3. Давление в камере высокого давления 1 уменьшается и в нее устремляется веер разрежения. Когда давление поджимающего воздуха в дополнительной полости 5 станет больше давления веера разрежения в камере высокого давления 1, крышка отверстия «c» выдавливается и стравливающий воздух поступает в камеру высокого давления 1, тормозя волну разрежения.The method is implemented in the operation of the device as follows. Before starting the shock tube, the cavity for filling the pneumatic valve 4 first has a pressure of not more than 1 atm and is filled with air at standard pressure. When the
Способ отличается тем, что введена дополнительная полость клапана 5, первоначально имеющая давление не более 1атм, в которую производится стравливание газа и которая освобождается от стравленного газа в камеру высокого давления 1, когда давление волны разрежения в ней будет меньше давления в дополнительной полости 5.The method differs in that an additional cavity of the valve 5 is introduced, initially having a pressure of not more than 1 atm, into which the gas is bled and which is released from the bleed gas into the
Дополнительная полость имеет перекрываемое отверстие «b» со стороны клапана 2. Давление в ней, не ниже 1 атм, позволяет стравливать запирающий газ не в атмосферу, а в дополнительную полость 5. Дополнительная полость 5 имеет подвижную подпружиненную крышку отверстия «c», которая закрыта в начальный момент прижимающим ее высоким давлением со стороны камеры высокого давления 1. Когда камера высокого давления 1 опустошится и давление станет ниже, чем давление в дополнительной полости 5, то газ из дополнительной полости 5 выдавит крышку и вытечет в камеру высокого давления1, чем повысит давление и изменит интенсивность и время формирования головной волны веера разрежения.The additional cavity has a blocked hole “b” on the side of the
При этом «b» открывается известным механизмом (например, быстродействующим пневматическим электромагнитным клапаном, изложенным в патенте РФ №2066656). Подпружиненная крышка отверстия «c» открывается автоматически за счет перепада давлений.In this case, "b" is opened by a known mechanism (for example, a high-speed pneumatic solenoid valve set forth in RF patent No. 2066656). The spring-loaded port cover "c" opens automatically due to the differential pressure.
На фиг.1. показан последний момент истечения газа высокого давления (красные стрелки) в камеру низкого давления 3 (синие стрелки) и заполнение камеры высокого давления 1 веером разрежения (синие линии). Пневматический клапан 2 показан в двух позициях: пунктирные линии - клапан заперт, сплошные линии - клапан вжат внутрь и воздух из камеры высокого давления стремится в камеру низкого давления 3.In Fig.1. shows the last moment of the outflow of high pressure gas (red arrows) into the low pressure chamber 3 (blue arrows) and the filling of the
В предлагаемом способе механизм открытия отверстия «b» тот же, что в клапане 2, вместо открытия отверстия «a». При срабатывании электромагнита перемещается золотник, открывается отверстие «b» в полости 4 и поджимающий колпак воздух впускается внутрь дополнительной полости 5. Подпружиненная крышка отверстия «с» прижата к полости 5 за счет высокого давления в камере высокого давления 1. Когда из камеры высокого давления 1 газ вытечет, давление снизится до давления меньшего, чем в дополнительной полости 5, подпружиненная крышка отверстия «c» втянется в сторону меньшего давления и газ из дополнительной полости 5 стравится в камеру высокого давления 1, в которой формируется волна разрежения.In the proposed method, the mechanism for opening hole "b" is the same as in
Технический эффект от применения заявляемого способа в том, что затормаживается приход веера разрежения к торцу камеры низкого давления. Рабочее время ударной трубы увеличивается. Кроме того, поджимающий воздух, вместо выброса в атмосферу, остается в ударной трубе и приносит положительный результат.The technical effect of the application of the proposed method is that the arrival of the rarefaction fan to the end of the low-pressure chamber is retarded. The working time of the shock tube is increased. In addition, the pressurizing air, instead of being released into the atmosphere, remains in the shock tube and brings a positive result.
Начальный сигнал графика 1 на фиг. 2 соответствует состоянию покоя газа, находящегося под давлением. Затем, при срабатывании электромагнита, виден наклонный фронт открытия клапана в течение 7 мс. В это время идет опустошение камеры высокого давления. Горизонтальная линия в течение 11 мс - время формирования волны разрежения.The initial signal of
График 3 на фиг. 2 показывает начало отсчета рабочего времени: падающую, отраженную ударную волну как «полочки» квазистационарного состояния потока. Подъем графика свидетельствует о приходе контактной поверхности и росте давления до момента снижения графика. Это подошла волна разрежения, и рабочее время ударной трубы закончилось. Длительность рабочего времени на графике этого режима работы, составила 1,56 мс. Чем больше перепад давлений в камерах высокого и низкого давлений, тем выше скорость потока и меньше рабочее время ударной трубы. Оставшийся газ из камеры высокого давления перед каждым запуском ударной трубы должен быть выпущен (стравлен) до давления не выше атмосферного.
Заявленный способ не нарушает работу клапана. В его устройстве предусмотрено открытие (механизм золотника) отверстия «a», связанное с внешней средой. Оно аннулировано для реализации заданного способа. Но механизм открытия в данном способе связан с открытием другого отверстия «b» между полостями 4 и 5. Подпружиненная крышка отверстия «c» дополнительной полости 5 сначала сдерживает открытие высоким давлением. При превышении давления дополнительной полости 5 изнутри над давлением волны разрежения в камере высокого давления крышка выталкивается автоматически, и поджимающий газ вытесняется в камеру высокого давления.The claimed method does not disrupt the operation of the valve. Its device provides for the opening (spool mechanism) of the hole "a" associated with the external environment. It is canceled to implement the specified method. But the opening mechanism in this method is associated with the opening of another hole "b" between the cavities 4 and 5. The spring-loaded cover of the hole "c" of the additional cavity 5 first restrains the opening with high pressure. When the pressure of the additional cavity 5 from the inside exceeds the pressure of the rarefaction wave in the high-pressure chamber, the cover is pushed out automatically, and the pressurizing gas is forced out into the high-pressure chamber.
Список использованных источников.List of used sources.
1. Патент РФ №2066656 «Пусковая установка».1. Patent of the Russian Federation No. 2066656 "Launcher".
2. Panasenko A.V., Ruleva L.B., Solodovnikov S.I., Increasing hypersonic aerodynamic shock tube working time duration. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering (927), 1-7, 2020. doi:10.1088/1757-899X/927/1/012082.2. Panasenko A.V., Ruleva L.B., Solodovnikov S.I., Increasing hypersonic aerodynamic shock tube working time duration. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering (927), 1-7, 2020. doi:10.1088/1757-899X/927/1/012082.
3. Панасенко А.В. Расчет формирования ударной волны в ударной трубе при различном способе начального истечения газа//Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2022. Т. 23, вып. 1. http://chemphys.edu.ru/issues/2022-23-1/articles/981/.3. Panasenko A.V. Calculation of the formation of a shock wave in a shock tube with a different method of initial gas outflow//Physical and chemical kinetics in gas dynamics. 2022. Vol. 23, no. 1. http://chemphys.edu.ru/issues/2022-23-1/articles/981/.
4. Патент РФ 152348 «Гиперзвуковая ударная аэродинамическая труба».4. RF patent 152348 "Hypersonic impact wind tunnel".
Claims (2)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2788480C1 true RU2788480C1 (en) | 2023-01-19 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2802983C1 (en) * | 2023-02-15 | 2023-09-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук (ИПМех РАН) | Shock tube |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2005249C1 (en) * | 1992-04-07 | 1993-12-30 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Иста" | Starting valve for pulse installations |
RU2066656C1 (en) * | 1993-10-25 | 1996-09-20 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Иста" | Starting set |
CN102998084A (en) * | 2012-12-28 | 2013-03-27 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | Hypersonic velocity spray pipe structure |
RU152348U1 (en) * | 2014-12-15 | 2015-05-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук (ИПМех РАН) | HYPERSONIC SHOCK AERODYNAMIC TUBE |
RU2621367C1 (en) * | 2016-07-25 | 2017-06-02 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук (ИПМех РАН) | Hypersonic shock aerodynamic pipe |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2005249C1 (en) * | 1992-04-07 | 1993-12-30 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Иста" | Starting valve for pulse installations |
RU2066656C1 (en) * | 1993-10-25 | 1996-09-20 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Иста" | Starting set |
CN102998084A (en) * | 2012-12-28 | 2013-03-27 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | Hypersonic velocity spray pipe structure |
RU152348U1 (en) * | 2014-12-15 | 2015-05-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук (ИПМех РАН) | HYPERSONIC SHOCK AERODYNAMIC TUBE |
RU2621367C1 (en) * | 2016-07-25 | 2017-06-02 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук (ИПМех РАН) | Hypersonic shock aerodynamic pipe |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2802983C1 (en) * | 2023-02-15 | 2023-09-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук (ИПМех РАН) | Shock tube |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2003367C1 (en) | Device for throwing rescue ropes | |
US5303631A (en) | Damped-action pyrotechnic actuator | |
CN1132553A (en) | Gas Cartridge | |
US20020100361A1 (en) | Porous nozzle projectile barrel | |
RU2788480C1 (en) | Method for increasing the working time of a shock tube and a device for its implementation | |
US4070001A (en) | Vacuum safety valve | |
US2872846A (en) | High velocity gun | |
US4603409A (en) | Marine seismic acoustic source | |
SE8306708D0 (en) | IMPROVEMENTS IN OR RELATING TO ACCELERATING SLUGS OF LIQUID | |
MXPA02009193A (en) | Venting valve assembly for castings moulds. | |
US4898028A (en) | Piston for a high-enthalpy wind tunnel | |
US3130865A (en) | Fluid pressure ejector | |
US6125834A (en) | Free-piston cutting machine | |
SE450729B (en) | BREATHING DEVICE FOR A COMBINED SPRING BRAKE AND SPRING BACKUMULATOR BRAKE CYLINDER | |
US2372058A (en) | Exhaust nozzle | |
GB1449681A (en) | Ejection release unit for use in aircraft | |
CN114633899A (en) | Combination valve system of air gun for impact power test of aircraft strength test | |
US4017055A (en) | Pneumatic valve apparatus | |
US2998810A (en) | Air gun | |
US3782189A (en) | Wind tunnel | |
US4163439A (en) | Apparatus for opening a delivery valve in a gas reservoir chamber of a compressed gas operated gun | |
RU2578052C1 (en) | Aerodynamic tube | |
CN218118815U (en) | Air outlet valve structure of air storage gun | |
JPH08261869A (en) | Piston discharge apparatus for free-piston type shock wind tunnel | |
GB2058182A (en) | Method and Apparatus for Propelling Projectiles |