RU2788508C1 - Ударная труба совместного термомеханического действия - Google Patents
Ударная труба совместного термомеханического действия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2788508C1 RU2788508C1 RU2022109166A RU2022109166A RU2788508C1 RU 2788508 C1 RU2788508 C1 RU 2788508C1 RU 2022109166 A RU2022109166 A RU 2022109166A RU 2022109166 A RU2022109166 A RU 2022109166A RU 2788508 C1 RU2788508 C1 RU 2788508C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- explosive
- action
- joint
- pyrotechnic
- explosion
- Prior art date
Links
- 230000035939 shock Effects 0.000 title claims abstract description 16
- 230000000930 thermomechanical Effects 0.000 title claims abstract description 7
- 239000002360 explosive Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000004880 explosion Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000000977 initiatory Effects 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 17
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005422 blasting Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005474 detonation Methods 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано в наземных испытаниях конструкций летательных аппаратов, подвергающихся в процессе полета нагреву от аэродинамических и сопловых газовых потоков и последующему действию внешнего механического импульса давления от взрыва, потоков излучений и частиц различной физической природы. Устройство выполнено из параллельно расположенных стволов и соединено фланцевым соединением с общей переходной камерой, снабженной выходным соплом, расположенным напротив испытываемой конструкции с термопарами. Также устройство снабжено анализатором значений температур и логическим блоком для подрыва зарядов из пиротехнического и взрывчатого составов, установленных с открытого торца взрывной камеры в параллельных стволах. Технический результат заключается в расширении диапазона воспроизводимых параметров совместного термомеханического действия в ударных трубах взрывного действия. 1 ил.
Description
Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано в наземных испытаниях конструкций летательных аппаратов, подвергающихся в процессе полета нагреву от аэродинамических и сопловых газовых потоков и последующему действию внешнего механического импульса давления от взрыва, потоков излучений и частиц различной физической природы.
В настоящее время известны способы и устройства для разогрева элементов конструкций летательных аппаратов с помощью термохимических генераторов, газоразрядных ламп, газовых горелок [1]. Они не позволяют воспроизводить на фоне разогрева конструкций действие внешнего механического импульса давления, при этом испытания к совместному действию являются необходимыми при создании средств защиты многих типов летательных аппаратов.
Известен также генератор для формирования цуга взрывных волн [2], который содержит небольшие по массе заряды взрывчатого вещества в ударной трубе, расположенные вдоль прямой линии с интервалами между зарядами, систему инициирования, обеспечивающую подрыв зарядов с заданным сдвигом во времени. Данное техническое решение является наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототипом). Недостатком прототипа является то, что устройство реализует программно-временное задание последовательности генерирования взрывных нагрузок без учета реакции испытываемой преграды на воздействие.
Технический результат изобретения направлен на расширение диапазона воспроизводимых параметров совместного термомеханического действия в ударных трубах взрывного действия.
Технический результат достигается тем, что взрывная камера ударной трубы выполнена из параллельно расположенных стволов и соединена фланцевым соединением с общей переходной камерой, снабженной выходным соплом, расположенным напротив испытываемой конструкции с термопарами, а также снабжена анализатором значений температур и логическим блоком для подрыва зарядов из пиротехнического и взрывчатого составов, установленных с открытого торца взрывной камеры в параллельных стволах.
Схема реализации предлагаемой ударной трубы для воспроизведения совместного импульсного нагрева и давления представлена на Фиг. 1, где 1 - многоствольная ударная труба, которая представляет собой набор из параллельно расположенных стволов 2 в съемной многозарядной взрывной камере 4, которая соединена фланцевыми соединениями 3 с общей переходной камерой 5, снабженной выходным соплом 6, при этом конусность выходного сопла определяет пространственное распределение нагрузки на установленной напротив него испытываемой преграде 7 с термопарами 8.
Работа устройства осуществляется следующим образом. Взрывная камера с открытого конца снаряжается зарядами из пиротехнического 9 и взрывчатого 10 состава. Сферические заряды взрывчатого вещества размещаются на пенопластовых вкладышах 11 для уменьшения действия взрыва на стенки ударной трубы. Для формирования высокотемпературной струи от продуктов сгорания пиротехнического заряда (повышения темпа нагрева) труба снабжена выходным соплом 6. Затем инициируется капсюлем-воспламенителем 14 пиротехнический заряд. Проводится анализ реакции преграды на тепловое воздействие и по его результатам определяется временной сдвиг между импульсами внешнего нагрева и давления. Параметры разогрева преграды (время, температура, профиль по толщине) регистрируются термопарами 8, соединенные с анализатором значений температуры 12, который управляет через логический блок подрыва 13 моментами инициирования зарядов взрывчатого вещества электродетонаторами 15. Подрыв одного заряда в параллельных стволах взрывной камеры не нарушает сохранность другого заряда, при этом с помощью логического блока задержки сигналов на последующий подрыв заряда определяется интервал времени в тандеме теплового и механического испытательного воздействия. В устройстве разделяется тепловой и взрывной импульсы во времени путем их разновременного подрыва, а профилированный канал трубы используется дважды: сначала для создания высокотемпературной струи продуктов сгорания пиротехнического заряда, обтекающей и нагревающей испытываемую преграду, а затем для формирования ударной волны, воздействующей на ее поверхность.
Выполнение многоствольной взрывной камеры съемной за счет фланцевого соединения с общей камерой позволяет проводить ее замену в разной конфигурации (количеством, длиной, диаметром стволов).
Технология нагрева преград высокотемпературной струей продуктов сгорания пиротехнического состава, обтекающей и нагревающей испытуемый объект, а затем формирование механического импульса давления, воздействующего на поверхность нагрева летательного аппарата, подрывом заряда взрывчатого вещества, прошла экспериментальную проверку. Преимущества пиротехнического нагрева: высокая концентрация энергии и высокая скорость ее выделения и передачи нагреваемой преграде, нагрев материалов до их плавления (изменения фазового состояния) с дозированным подводом тепла от продуктов сгорания к нагреваемой конструкции. Ударная труба с пиротехническим и взрывчатым составом являются гибким средством создания динамического нагрева и импульсных давлений на элементах летательных аппаратов. При этом за счет теплопроводности конструкционных материалов воспроизводится неравномерный по толщине конструкций нагрев с последующим действием механической нагрузки в области повышенной температуры с числом импульсов, определяемых количеством параллельных стволов в сменной взрывной камере трубы. Длительность механического импульса давления изменялась при последовательном синхронизированном подрыве нескольких зарядов взрывчатого вещества в стволах трубы за счет наложения ударных волн. Предложенный компактный термомеханический взрывной генератор существенно расширяет технические возможности существующих ударных труб и позволяет:
1. Моделировать однократное (тепловое или механическое), совместное (одновременное или последовательное термомеханическое) воздействие.
2. Воспроизводить тандем из теплового и механического импульсов с заданным интервалом между ними, а также многократное тепломеханическое действие на преграды.
3. Нагружать материалы в моменты времени соответствующие экстремальным значениям их реакций на тепловое воздействие без предварительного теоретического определения этих характеристик.
4. Проводить наземную стендовую отработку конструкций летательных аппаратов, имеющих сложную форму.
Испытания конструкций к комплексному термомеханическому действию являются необходимыми при создании летательных аппаратов, при этом может быть осуществлено механическое воздействие в моменты их максимального нагрева при отсутствии априорной информации о реакции на нагрев. В ударной трубе использован инновационный подход, основанный на использовании в рамках единой конструкции новейших технологий воспроизведения разогрева пиротехническими составами и взрывной генерации механического импульса, что значительно расширяет возможности решения задач материаловедения.
Источники информации
1. Книга Физика ядерного взрыва, том. 3 Воспроизведение факторов взрыва / М., Физматлит, 2013, 472 с., стр. 393-412.
2. Патент на изобретение №2226259 от 22.04.2002 г. «Генератор воздушной ударной волны».
Claims (1)
- Ударная труба совместного термомеханического действия, содержащая взрывную камеру, заряды из пиротехнического и взрывчатого составов, систему инициирования, программное устройство для управления взрывом, отличающаяся тем, что взрывная камера ударной трубы выполнена многоствольной из параллельно расположенных стволов и соединена фланцевым соединением с общей переходной камерой, снабженной выходным соплом, расположенным напротив испытываемой конструкции с термопарами, а также снабжена анализатором значений температур и логическим блоком для подрыва зарядов из пиротехнического и взрывчатого составов, установленных с открытого торца взрывной камеры в параллельных стволах.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2788508C1 true RU2788508C1 (ru) | 2023-01-20 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3687074A (en) * | 1962-08-24 | 1972-08-29 | Du Pont | Pulse producing assembly |
| RU2226259C2 (ru) * | 2002-04-22 | 2004-03-27 | Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики | Генератор воздушной ударной волны |
| RU2282839C2 (ru) * | 2004-09-13 | 2006-08-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Федеральное агентство по атомной энергии - Агентство | Стенд для испытаний объектов на механический удар |
| RU59824U1 (ru) * | 2006-06-13 | 2006-12-27 | Российская Федерация в лице Федерального агентства по атомной энергии РФ-Агентство | Ударный стенд |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3687074A (en) * | 1962-08-24 | 1972-08-29 | Du Pont | Pulse producing assembly |
| RU2226259C2 (ru) * | 2002-04-22 | 2004-03-27 | Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики | Генератор воздушной ударной волны |
| RU2282839C2 (ru) * | 2004-09-13 | 2006-08-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Федеральное агентство по атомной энергии - Агентство | Стенд для испытаний объектов на механический удар |
| RU59824U1 (ru) * | 2006-06-13 | 2006-12-27 | Российская Федерация в лице Федерального агентства по атомной энергии РФ-Агентство | Ударный стенд |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Физика ядерного взрыва, том. 3 Воспроизведение факторов взрыва М., Физматлит, 2013, 472 с., стр.393-412. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | Ignition method effect on detonation initiation characteristics in a pulse detonation engine | |
| Frolov et al. | Detonation initiation by controlled triggering of electric discharges | |
| TW201027028A (en) | Device and method for generating of explosions | |
| RU2788508C1 (ru) | Ударная труба совместного термомеханического действия | |
| Morozumi et al. | Study on a rotary-valved four-cylinder pulse detonation rocket: Thrust measurement by ground test | |
| Sinibaldi et al. | Investigation of transient plasma ignition for pulse detonation engines | |
| Korytchenko et al. | Experimental research into the influence of two-spark ignition on the deflagration to detonation transition process in a detonation tube | |
| CN101443680B (zh) | 用于引燃气态或者扩散式燃料-氧化剂混合物的系统和方法 | |
| BRUCKNER et al. | Investigation of gasdynamic phenomena associated with the ram accelerator concept | |
| WO1996036969A1 (en) | Toward a shock-wave fusion reactor | |
| Huang et al. | Deflagration-to-detonation transition of kerosene–air mixtures in a small-scale pulse detonation engine | |
| Driscoll et al. | Parametric study of direct detonation initiation from shock transfer through a crossover tube | |
| Lee | Ignition delay investigation in a pyrotechnic cartridge with loosely-packed propellant grains | |
| Kaplan et al. | Electrothermally augmentation of a solid propellant launcher | |
| RU180685U1 (ru) | Газопароимпульсная корректирующая двигательная установка для космических аппаратов | |
| Haibo et al. | Experimental study on the reaction evolution of pressed explosives in long thick wall cylinder confinement | |
| Zhukov et al. | Initiation of detonation by nanosecond gas discharge | |
| Perry et al. | Development of the Spark-Heated, Hypervelocity, Blowdown Tunnel-Hotshot | |
| Teslenko et al. | Multispark initiation of propane combustion in an enclosed volume | |
| RU2275957C1 (ru) | Устройство для генерирования газа | |
| Morozumi et al. | Study on a four-cylinder pulse detonation rocket engine with a coaxial high frequency rotary valve | |
| Ershov et al. | Physical mechanisms of high-enthalpy initiation | |
| RU2724558C1 (ru) | Способ и устройство организации периодической работы непрерывно-детонационной камеры сгорания | |
| Driscoll et al. | Experimental study of shock transfer in a multiple pulse detonation-crossover system | |
| Rakitin et al. | Gradient mechanism of detonation initiation for PDE applications |