RU2793044C1 - Insertable electronic pressure recorder - Google Patents
Insertable electronic pressure recorder Download PDFInfo
- Publication number
- RU2793044C1 RU2793044C1 RU2022124233A RU2022124233A RU2793044C1 RU 2793044 C1 RU2793044 C1 RU 2793044C1 RU 2022124233 A RU2022124233 A RU 2022124233A RU 2022124233 A RU2022124233 A RU 2022124233A RU 2793044 C1 RU2793044 C1 RU 2793044C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pressure sensor
- recorder
- electronic
- pressure
- piezocrystal
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области военной техники, конкретно к средствам измерительной техники, предназначенным для проведения испытаний артиллерийских систем, их составных частей, исследований порохов и боеприпасов.The present invention relates to the field of military technology, specifically to measuring equipment designed to test artillery systems, their components, research gunpowder and ammunition.
В экспериментальной баллистике и для решения практических задач при исследованиях высокоэнергетических метательных веществ, определения величины их оптимальных навесок и испытаниях артиллерийских орудий одним из основных видов измерений является определение давления в зарядной каморе и канале ствола орудия.In experimental ballistics and for solving practical problems in the study of high-energy propellants, determining the size of their optimal weights and testing artillery pieces, one of the main types of measurements is to determine the pressure in the charging chamber and the gun bore.
Самым распространенным методом измерения максимального давления в артиллерийских орудиях при выстреле был и остается крешерный метод. Это объясняется тем, что крешерное давление введено в действующую нормативно-техническую документацию на пороховые заряды и пороха, и по нему осуществляется оценка характеристик работы артиллерийских систем.The most common method for measuring the maximum pressure in artillery pieces when fired was and remains the crusher method. This is explained by the fact that crusher pressure is included in the current regulatory and technical documentation for powder charges and gunpowder, and it is used to evaluate the performance of artillery systems.
В известных устройствах, реализующих крешерный метод, максимальное значение давления пороховых газов определяют по величине осевой остаточной деформации измерительных элементов - различной формы (цилиндрической, цилиндро-конической, сферической), выполненных обычно из меди, и размещенных в корпусе крешерного прибора.In known devices that implement the crusher method, the maximum value of powder gas pressure is determined by the magnitude of the axial residual deformation of the measuring elements - various shapes (cylindrical, cylindrical-conical, spherical), usually made of copper, and placed in the body of the crusher device.
Типовая конструкция вкладного крешерного прибора /1/, представляет собой покрытый медной рубашкой цилиндрический корпус с полостью для помещения измерительного элемента - крешерного столбика и резьбовое гнездо с размещенной в нем пробкой.A typical design of an insert crushing device /1/ is a cylindrical body covered with a copper jacket with a cavity for placing a measuring element - a crushing column and a threaded socket with a plug placed in it.
С противоположной от резьбового гнезда стороны корпус прибора имеет канал для поршня, поджимающего крешер к пробке посредством пружины. Крешер центрируется в полости корпуса резиновым кольцом. Для устранения возможности прорыва пороховых газов внутрь крешерного прибора поршень делается несколько короче канала, и свободная часть канала заполняется мастикой из смеси пушечного сала и воска. С этой же целью крышка крешерного прибора при сборке утапливается ниже уровня корпуса, и наружная площадка крышки по круговой линии соприкосновения ее с корпусом также обмазывается мастикой.On the opposite side of the threaded socket, the body of the device has a channel for a piston that presses the crusher against the plug by means of a spring. The crasher is centered in the housing cavity with a rubber ring. To eliminate the possibility of a breakthrough of powder gases into the crushing device, the piston is made somewhat shorter than the channel, and the free part of the channel is filled with mastic from a mixture of cannon fat and wax. For the same purpose, the cover of the crusher device during assembly is recessed below the level of the body, and the outer platform of the cover along the circular line of contact with the body is also coated with mastic.
К недостаткам данной конструкции можно отнести:The disadvantages of this design include:
1) Использование для изготовления крешерных столбиков достаточно дефицитной и дорогостоящей меди.1) The use of rather scarce and expensive copper for the manufacture of crash bars.
2) Большое количество операций по изготовлению крешерных столбиков, таких как:2) A large number of operations for the manufacture of crusher posts, such as:
- отжиг;- annealing;
- проверка однородности;- homogeneity check;
- проверка жесткости;- checking the stiffness;
- проверка поверхностной прочности.- checking the surface strength.
3) Однократное применение измерительного элемента.3) Single use of the measuring element.
4) Измерение только максимального давления пороховых газов, и непригодность для регистрации характера изменения давления во времени.4) Measurement of only the maximum pressure of powder gases, and unsuitability for recording the nature of pressure changes over time.
Однако, в последнее время появилось много разработок в области измерений давления с использованием различного типа электронных устройств, в частности с применением пьезокварцевых датчиков /2/, позволяющих осуществлять регистрацию не только максимального давления пороховых газов при выстреле, но и характер его изменения во времени.However, recently there have been many developments in the field of pressure measurements using various types of electronic devices, in particular with the use of piezoelectric sensors /2/, which allow recording not only the maximum pressure of powder gases during firing, but also the nature of its change over time.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является позволяющий регистрировать и запоминать кривую давления вкладной электронный регистратор давления /3/, содержащий корпус с размещенными внутри него пьезодатчиком давления, электронным модулем преобразования и регистрации сигнала и источником питания.Closest to the proposed invention in terms of technical essence and the achieved result is a plug-in electronic pressure recorder /3/ that allows recording and storing the pressure curve, containing a housing with a piezo pressure sensor placed inside it, an electronic module for converting and recording a signal and a power source.
При проведении испытаний с помощью специального блока аппаратуры программирования электронный модуль регистратора программируется, регистратор помещается в зарядную камору орудия и находится в режиме ожидания выстрела. При выстреле под воздействием давления пороховых газов пьезодатчиком давления генерируется сигнал - высоковольтное напряжение, величина которого корреляционно зависит от конкретной величины текущего давления. Сигнал с пьезодатчика обрабатывается электронным модулем, работающим от внутреннего источника питания (аккумулятора), после чего записывается и запоминается на внутренней памяти устройства.When testing with the help of a special block of programming equipment, the electronic module of the recorder is programmed, the recorder is placed in the gun's charging chamber and is in the standby mode for a shot. When fired under the influence of the pressure of powder gases, the piezo pressure sensor generates a signal - a high-voltage voltage, the value of which correlates with the specific value of the current pressure. The signal from the piezoelectric sensor is processed by an electronic module powered by an internal power source (battery), after which it is recorded and stored on the internal memory of the device.
После извлечения регистратора из каморы орудия осуществляется считывание записанной информации - кривой давления пороховых газов.After the recorder is removed from the gun chamber, the recorded information is read - the powder gas pressure curve.
Недостатком данного электронного регистратора давления является его непригодность для использования как при проведении испытаний в условиях низких отрицательных температур - вплоть до -50 °С и ниже, так и при ускоренных климатических испытаниях, когда испытываемый объект (унитарный боеприпас) подвергается циклическим температурным воздействиям нагрев/охлаждение с соответствующими временными выдержками в диапазоне температур от +50 °С до -50 °С. В условиях подобных температурных нагрузок имеется большая вероятность временной потери работоспособности внутреннего источника питания регистратора, и как следствие - отказ регистратора при испытаниях.The disadvantage of this electronic pressure recorder is its unsuitability for use both when testing at low negative temperatures - down to -50 ° C and below, and during accelerated climatic tests, when the object under test (unitary ammunition) is subjected to cyclic temperature effects of heating / cooling with appropriate time exposures in the temperature range from +50 °С to -50 °С. Under conditions of such temperature loads, there is a high probability of a temporary loss of operability of the internal power supply of the recorder, and as a result, the failure of the recorder during testing.
Технической задачей предлагаемого изобретения является устранение указанного недостатка, а именно обеспечение возможности использования в условиях низких отрицательных температур и ускоренных климатических испытаний.The technical task of the present invention is to eliminate this disadvantage, namely, to ensure the possibility of using in conditions of low negative temperatures and accelerated climatic tests.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в известном электронном регистраторе давления, содержащем корпус с размещенными внутри него пьезодатчиком давления, электронным модулем преобразования/регистрации сигнала и источником питания, в соответствии с изобретением в электрическую цепь между пьезодатчиком давления и электронным модулем включена линия задержки, а источник питания выполнен на основе пьезоэлектрического ударного генератора энергии с преобразователем напряжения, создающего необходимую начальную энергию для питания регистратора в предварительный период выстрела, причем пороговая чувствительность использованного в нем пьезокристалла к механической нагрузке выше чувствительности пьезокристалла датчика давления.The solution to this problem is achieved by the fact that in the known electronic pressure recorder, containing a housing with a piezo pressure sensor placed inside it, an electronic signal conversion / recording module and a power source, in accordance with the invention, a delay line is included in the electrical circuit between the piezo pressure sensor and the electronic module, and the power source is made on the basis of a piezoelectric shock energy generator with a voltage converter, which creates the necessary initial energy to power the recorder in the preliminary period of the shot, and the threshold sensitivity of the piezocrystal used in it to the mechanical load is higher than the sensitivity of the pressure sensor piezocrystal.
Необходимость и достаточность вышеуказанных отличительных признаков предложенных вариантов технического решения может быть пояснена следующим образом.The necessity and sufficiency of the above distinctive features of the proposed technical solutions can be explained as follows.
Дополнительное размещение в корпусе пьезоэлектрического ударного генератора энергии с преобразователем напряжения, электрически связанного с электронным модулем, позволит осуществить электрическое питание электронного модуля преобразования и регистрации сигнала. Наличие в электрической связи между пьезодатчиком давления и электронным модулем линии задержки, и также разной пороговой чувствительности к механической нагрузке пьезокристаллов ударного генератора энергии и пьезодатчика давления обеспечит запас времени, необходимый для приведения в рабочее состояние электронного модуля. Таким образом, напряжение с пьезоэлектрического ударного генератора энергии будет передано через преобразователь напряжения на электронный модуль с опережением относительно сигнала с пьезодатчика давления.Additional placement in the housing of a piezoelectric impact energy generator with a voltage converter, electrically connected to the electronic module, will make it possible to provide electrical power to the electronic module for signal conversion and recording. The presence in the electrical connection between the piezo pressure sensor and the electronic module of the delay line, as well as different threshold sensitivity to the mechanical load of the piezocrystals of the impact energy generator and the piezo pressure sensor, will provide the margin of time necessary to bring the electronic module into working condition. Thus, the voltage from the piezoelectric shock energy generator will be transmitted through the voltage converter to the electronic module ahead of the signal from the piezo pressure sensor.
Изобретение иллюстрируется представленной на фиг. 1 блок-схемой электронного регистратора давления. Для упрощения изображений корпус регистратора условно не показан.The invention is illustrated in FIG. 1 block diagram of the electronic pressure recorder. To simplify the images, the body of the recorder is conventionally not shown.
Электронный регистратор давления (фиг. 1) содержит размещенные внутри корпуса пьезодатчик давления 1 и электронный модуль 2. Между пьезодатчиком давления 1 и электронным модулем 2 расположена линия задержки 3. В корпусе дополнительно размещен пьезоэлектрический ударный генератор энергии 4, электрически связанный с электронным модулем 2 через преобразователь напряжения 5.The electronic pressure recorder (Fig. 1) contains a
Предварительная настройка/программирование электронного модуля, а также съем с него полученной в процессе испытаний информации осуществляется комплектом аппаратуры программирования, считывания и обработки информации 6.Preliminary adjustment/programming of the electronic module, as well as the removal of information obtained during the testing process from it, is carried out by a set of equipment for programming, reading and
Работа вкладного электронного регистратора давления в условиях низкотемпературных воздействий осуществляется следующим образом.The operation of the insert electronic pressure recorder under low-temperature conditions is carried out as follows.
В компьютере, входящем в комплект аппаратуры программирования, считывания и обработки информации 6 формируется программная информация о порядке/режимах работы регистратора, и передается в энергонезависимое постоянное запоминающее устройство электронного модуля 2, например, посредством интерфейса USB Type C.In the computer included in the set of equipment for programming, reading and
Регистратор помещается в зарядную камору орудия или гильзу унитарного боеприпаса и находится в режиме ожидания выстрела. В зависимости от условий испытаний камора орудия или унитарный боеприпас (совместно с находящимся внутри них метательным зарядом) подвергаются одноразовому охлаждению до температуры вплоть до -50 °С и ниже, или циклическим температурным воздействиям нагрев/охлаждение с соответствующими временными выдержками в диапазоне температур от +50 °С до -50 °С.The registrar is placed in the charging chamber of the gun or the cartridge case of the unitary ammunition and is in standby mode for the shot. Depending on the test conditions, the gun chamber or unitary ammunition (together with the propellant charge inside them) is subjected to one-time cooling to a temperature of up to -50 ° C and below, or heating / cooling cyclic temperature effects with appropriate time exposures in the temperature range from +50 °С to -50 °С.
В предварительный период выстрела под воздействием давления пороховых газов пьезоэлектрическим ударным генератором энергии 4 и пьезодатчиком давления 1 генерируются сигналы - высоковольтное напряжение, величина которых корреляционно зависит от конкретной величины текущего давления. Вследствие разной пороговой чувствительности к механической нагрузке пьезокристаллов ударного генератора энергии 4 и датчика давления 1, а также наличия в электрической цепи между датчиком давления 1 и электронным модулем 2 линии задержки 3 между этими сигналами обеспечивается временная задержка. Сигнал с ударного генератора энергии 4 через преобразователь напряжения 5 поступает на электронный модуль 2 и приводит его в рабочее состояние. Затем, по истечении временной задержки, на электронный модуль 2 приходит сигнал от датчика давления 1. Электронным модулем 2 осуществляется непрерывная обработка сигнала и запись результатов в элемент энергонезависимой памяти.In the preliminary period of the shot, under the influence of the pressure of the powder gases, the piezoelectric impact energy generator 4 and the
После извлечения регистратора из каморы орудия (или подъема с поверхности испытательной площадки после вылета из гильзы унитарного боеприпаса и канала ствола орудия) осуществляется считывание записанной информации - кривой давления пороховых газов посредством комплекта аппаратуры программирования, считывания и обработки информации 6.After the recorder is removed from the gun chamber (or lifted from the surface of the test site after the unitary ammunition has left the cartridge case and the gun bore), the recorded information is read - the powder gas pressure curve by means of a set of programming, reading and
При использовании современных конструкционных материалов и элементной радиоэлектронной базы конструктивно регистратор может быть выполнен в объеме и с прочностными характеристиками аналогичными используемым типовым вкладным крешерным приборам.With the use of modern structural materials and radio-electronic elemental base, the recorder can be structurally made in volume and with strength characteristics similar to those used in standard plug-in crusher devices.
Таким образом, предложенный вариант конструкции электронного регистратора давления обеспечивает возможность изучения внутрибаллистических характеристик высокоэнергетических метательных веществ и артиллерийского вооружения в условиях низких отрицательных температур и циклических изменений температуры в процессе ускоренных климатических испытаний с регистрацией характера изменения давления пороховых газов во времени.Thus, the proposed version of the design of the electronic pressure recorder makes it possible to study the intra-ballistic characteristics of high-energy propellants and artillery weapons in conditions of low negative temperatures and cyclic temperature changes during accelerated climatic tests with registration of the nature of changes in the pressure of powder gases over time.
Кроме того, конструкция электронного регистратора давления, как и конструкция-прототип, позволяет регистрировать кривую давления при стрельбе с необорудованных позиций, при отсутствии возможности сверления стволов, использования ввинтных крешерных приборов/датчиков и подводки измерительных линий.In addition, the design of the electronic pressure recorder, as well as the prototype design, allows you to register the pressure curve when firing from unequipped positions, in the absence of the possibility of drilling barrels, using screw crusher devices / sensors and supplying measuring lines.
Источники информации, принятые во внимание при оформлении заявки:Sources of information taken into account when making an application:
1) Медведева Н.П. Экспериментальная баллистика. Часть I (Методы измерения давления) - Томск: Томский государственный университет, 2006. - 172 с.1) Medvedeva N.P. Experimental ballistics. Part I (Methods for measuring pressure) - Tomsk: Tomsk State University, 2006. - 172 p.
2) Руденко В.Л., Палехов О.Н., Абушкевич В.И. - Ижевск: Удмуртский федеральный исследовательский центр УрО РАН. Химическая физика и мезоскопия. Том 8, № 3, 2006, с. 321-326.2) Rudenko V.L., Palekhov O.N., Abushkevich V.I. - Izhevsk: Udmurt Federal Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences. Chemical physics and mesoscopy. Volume 8, No. 3, 2006, p. 321-326.
3) Замаруев В.М. Современные методы измерения внутрибаллистического давления пороховых газов в артиллерийских орудиях и моделирующих установках - Ижевск: Сборник трудов 7-ой Всероссийской конференция «Внутрикамерные процессы и горение в установках на твердом топливе и в ствольных системах» (ICOC-2011), с. 134-144.3) Zamaruev V.M. Modern methods for measuring the intra-ballistic pressure of powder gases in artillery guns and simulators - Izhevsk: Proceedings of the 7th All-Russian Conference "Intra-chamber processes and combustion in solid fuel installations and barrel systems" (ICOC-2011), p. 134-144.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2793044C1 true RU2793044C1 (en) | 2023-03-28 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2187045C2 (en) * | 2000-03-06 | 2002-08-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Пермский завод им. С.М. Кирова" | Fuel sample burning rate meter |
DE102005020180B3 (en) * | 2005-04-28 | 2006-07-13 | Rheinmetall Waffe Munition Gmbh | Munition testing device, especially for investigating priming behaviour, comprises radiation-transparent munition receiver of fiber composite material with inner liner, allowing photographic monitoring |
RU2413917C1 (en) * | 2009-12-28 | 2011-03-10 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Московский Государственный Технический Университет Имени Н.Э. Баумана" | Device and method of wire electric connection for recording of operation parametres of thrown body in complete ballistic cycle |
RU2469284C1 (en) * | 2011-07-27 | 2012-12-10 | Государственное Научное Учреждение "Институт Физики Имени Б.И. Степанова Национальной Академии Наук Беларуси" | Method of calibrating pulsed pressure sensors |
RU2679946C1 (en) * | 2017-12-28 | 2019-02-14 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Ballistic module and method of wire electric communication for registration of parameters of functioning of thrown measuring probe in a full ballistic cycle |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2187045C2 (en) * | 2000-03-06 | 2002-08-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Пермский завод им. С.М. Кирова" | Fuel sample burning rate meter |
DE102005020180B3 (en) * | 2005-04-28 | 2006-07-13 | Rheinmetall Waffe Munition Gmbh | Munition testing device, especially for investigating priming behaviour, comprises radiation-transparent munition receiver of fiber composite material with inner liner, allowing photographic monitoring |
RU2413917C1 (en) * | 2009-12-28 | 2011-03-10 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Московский Государственный Технический Университет Имени Н.Э. Баумана" | Device and method of wire electric connection for recording of operation parametres of thrown body in complete ballistic cycle |
RU2469284C1 (en) * | 2011-07-27 | 2012-12-10 | Государственное Научное Учреждение "Институт Физики Имени Б.И. Степанова Национальной Академии Наук Беларуси" | Method of calibrating pulsed pressure sensors |
RU2679946C1 (en) * | 2017-12-28 | 2019-02-14 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Ballistic module and method of wire electric communication for registration of parameters of functioning of thrown measuring probe in a full ballistic cycle |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4957027A (en) | Versatile nonelectric dearmer | |
RU2793044C1 (en) | Insertable electronic pressure recorder | |
CN110095034A (en) | A kind of calibration experiments device of simulation application environment | |
Boulkadid et al. | Temperature sensitivity of propellant combustion and temperature coefficients of gun performance | |
RU2667168C1 (en) | Method of correcting trajectory of extended range base bleed projectile and head electromechanical fuze with brake device | |
US6202532B1 (en) | Data exchange system and method for ammunition rounds | |
Boulkadid et al. | Influence of firing temperature on properties of gun propellants | |
US10890420B1 (en) | Bullet for an electrically ignited firearm | |
RU2235301C1 (en) | Device for testing articles | |
RU175736U1 (en) | Manometer bomb | |
RU2718477C2 (en) | Power supply source for controlled artillery projectiles and missiles | |
CN109580697B (en) | Ablation test device and method for gun barrel material | |
RU59800U1 (en) | BLOCK OF MEASUREMENTS OF THE COMPLEX OF DOMESTIC PRESSURE MEASUREMENTS | |
RU2490588C1 (en) | Method to determine efficiency of landmine action of concentrated and fractional distributed explosive charges of equal mass | |
Rashad et al. | Numerical simulation of interior ballistics for large caliber guided projectile naval gun | |
US3327518A (en) | Method of and device for measuring the wear in a gun barrel | |
RU2387948C1 (en) | Grenade tester | |
RU2731850C1 (en) | Method of determining intraballistic parameters of acceleration of thrown objects in barrel launching devices | |
CA1042267A (en) | Practice cartridge | |
Haak et al. | Basic investigations in a 70-mm firing simulator | |
CN221198161U (en) | Novel embedded pressure measurement bullet | |
Myers et al. | Statistical comparison between component level and system level testing for the excalibur projectile | |
RU2352886C1 (en) | Small-arm cartridge ballistic work set | |
Kagankiewicz | Statistical Approach in Determining Energy Ballistic Parameters of Gunpowder Contained in the 7.62× 39 mm Ammunition Based on Measuring the Development of Pressure in a Manometric Bomb | |
US6873945B2 (en) | Rocket motor propellant temperature simulator |