Стенд для теплопрочностных испытаний полых тонкостенных конструкций

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я)5 6 01 N 3/18

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4898355/28 (22) 02.01.91 (46) 15.04.93. Бюл, М 14 (71) Государственный союзный симбирский научно-исследовательский институт авиации им.С.А. Чаплыгина (72) Л.А. Абрамова, Ю.С. Александров, В.К.

Белов, В.И. Владимиров, А.Ф. Легомин и

Ю.В, Тарасов (56) Авторское свидетельство СССР

N. 894440, кл. С 01 N 3/18, 1980.

Авторское свидетельство СССР

М 456187, кл. С 01 N 3/18, 1972. (54) СТЕНД ДЛЯ ТЕПЛОПРОЧНОСТНЫХ

ИСПЫТАНИЙ ПОЛЫХ ТОНКОСТЕННЫХ

КОНСТРУКЦИЙ (57) Использование: при испытаниях тонкостенных конструкций на прочность в условиях высоких температур. Сущность изобретения: стенд содержит корпус 1, силовой цилиндр 6, камеры 3, расположенные со стороны, обратной нагреваемой, системы нагрева и нагружения. Силовой цилиндр 6 жестко закреплен на фланце хвостовика 13 и посредством кольцевой диафрагмы 24 соединен с фланцем основания. Верхняя часть. Ы, 1809358 А1 хвостовика 13 шарнирно закреплена на основании. К нижнему концу хвостовика 3 шарнирно подсоединена тяга 15, второй коНе4 которой через шарнирную стойку соединен со штоком 17 гидроцилиндра. Корпус силовозбудителя шарнирно соединен с основанием стенда, На ребрах 26 силового цилиндра 6 закреплены эластичные диафрагмы 4, образующие с ребрами и наружной поверхностью цилиндра герметичные камеры. При этом каждая камера соединена трубопроводами с соответствующей балластной емкостью 2 и системой управления давлением. Полость камеры с минимальным давлением также соединена с межкамерной полостью, образованной внутренней поверхностью испытываемого иэделия и боковой поверхностью ребер силового цилиндра. Кроме того, для повышения равномерности передачи давления на поверхность испытываемого изделия на внешней поверхности диафрагм могут быть закреплены пластины иэ гибкого теплоизоляционного материала, разрезанные в продольном и поперечном направлениях. 1 э.п. ф-лы. 2 ил

1809358

50 хвостовика, при этом силовой цилиндр со- ко вместно с хвостовиком имеет возможность ц

Изобретение относится к испытаниям изделий на прочность, в частности к теплопрочностным испытаниям тонкостенных конструкций, например герметичных обтекателей и отсеков летательных аппаратов (ЛА).

Цель изобретения — приближение условий испытаний к реальным путем повышения точности моделирования внешнего избыточного давления. 10

Для достижения поставленной цели в предлагаемом стенде для теплопрочностных испытаний тонкостенных конструкций, содержащем корпус, силовой цилиндр, камеры, расположенные со стороны, обратной нагреваемой, системы нагрева и нагружения, силовой цилиндр жестко закреплен на фланце хвостовика и соединен с помощью кольцевой диафрагмы с фланцем основания. Хвостовик в верхней части шар- 20 нирно закреплен на основании, а к нижнему концу хвостовика шарнирно подсоединена тяга, второй конец которой через шарнирную стойку соединен со штоком силовозбудителя, корпус которого шарнирно 25 соединен с основанием стенда. На ребрах силового цилиндра закреплены эластичные диафрагмы, образующие с ребрами и наружной поверхностью силового цилиндра герметичные камеры. При этом каждая ка- 30 мера соединена трубопроводами с соответствующей балластной емкостью, а также с системой управления давлением. Полость камеры с минимальным давлением также соединена с межкамерной полостью, об- 35 разованной внутренней поверхностью изделия и боковой поверхностью ребер . силового цилиндра. Кроме того, для повышения равномерности передачи давления на поверхность испытываемого 40 изделия, на внешней поверхности диафрагм могут быть закреплены пластины из гибкого теплоизоляционного материала, разрезанные в продольном и поперечном 4 направлениях, 45

Установка силового цилиндра на фланце хвостовика, верхняя часть которого шарнирно соединена с основанием, а нижняя часть — со штоком силовозбудителя, позволила предотвратить нагру>кение испытываемого изделия сосредоточенными усилиями со стороны силового цилиндра при больших деформациях конструкции в процессе испытаний, 55

Изгибающий момент, действующий на силовой цилиндр, уравновешен моментом от нагрузки, приложенной к нижнему концу свободно перемещаться в течение всего процесса нагружения при незначительных усилиях на него со стороны конструкции в случае возможного контакта с ней, Соединение межкамерной полости с полостью камеры с минимальным давлением уменьшает перепаддавления йад ребрами силового цилиндра. Связь каждой герметичной камеры с соответствующей балластной емкостью, за счет увеличения объема камеры, облегчает процесс регулирования давления. Таким образом, повышается точность воспроизведения давления по заданной программе, а следовательно, и параметры испытаний, моделируемые на заявляемом стенде, в большей степени соответствуют реальным, На фиг. 1 показан общий вид предлагаемого стенда; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг, l.

На чертеже приняты следующие обозначения: l —; 2 — межкамерная полость; 3 — камера; 4 — тонкая гибкая диафрагма; 5 — пластина из гибкого теплоизоляционного материала; 6 — силовой цилиндр; 7 — нагревательное устройство; 8— поперечное ребро силового цилиндра; 9— трубопроводы; 10 — испытываемое изделие;

11 -; 12 — шарнир, 13— .хвостовик; 14 — основание; 15 — тяга; 16— шарнирная стойка; 17 — гидроцилиндр; 18регулятор давления; 19 — балластная емкость камеры минимального давления; 20— типовая балластная емкость; 21 — источник давления; 22 — преобразователь давления;

23 — вентиль; 24 — переходный отсек; 25— кольцевая диафрагма; 26 — продольное ребро силового цилиндра.

Стенд для теплопрочностных испытаний тонкостенных койструкций включает в себя корпус 1, в котором на основании 14 через переходный отсек 24 установлено испытываемое изделие 10. Внутри испытываемого изделия 10 расположен силовой цилиндр 6, являющийся одним из основных конструктивных элементов системы нагружения. С его помощью испытываемая конструкция нагружается неравномерным по длине и по окружности избыточным давлением. На нижнем днище силового цилиндра

6 жестко закреплен хвостовик 13, верхняя часть которого с помощью шарнира 12 установлена на основании 14. К нижнему концу хвостовика 13 шарнирно подсоединена тяга

15, второй конец которой через шарнирную стойку 16 соединен со штоком гидроцилиндра 17. Корпус гидроцилиндра 17 шарнирно соединен с основанием 14 стенда. Нижний фланец силового цилиндра 6 с помощью льцевой диафрагмы 25 соединен с фланем основания 14, Кольцевая диафрагма 25

1809358 выполнена из термостойкой резины, арми- Нагружение испытываемого изделия 10 рованной металлической сеткой, На сило- избыточным давлением осуществляется эа вом цилиндре 6 расположены продольные счет программного регулирования (регуля26 и поперечные 8 ребра, на которых за- торами 18 через балластные емкости 19,20) креплены эластичныедиафрагмы4, образу- 5 давления в камерах 3 силового цилиндра 6 ющие с ребрами 8, 26 и наружной при постоянном давлении в корпусе 1 стенповерхностью цилиндра 6 герметичные ка- да, поддерживаемом преобразователем меры 3. На тонкие гибкие диафрагмы 4 эк- давления 22. За счет изменения давления в видистантно внутренней поверхности камерах 3 добиваются требуемого распреиспытываемого изделия 10 приклеены пла- 10 деления внешнегодавления как в окружном стины 5 из термостойкой резины, которые направлении, так и подлине испытываемого служат для защиты диафрагм 4 от воздейст- иэделия 10. В межкамерной полости 2 с навия высоких температур и для повышения . чалом основной программы давление измеравномерности передачи давления на по- няется синхронно с давлением в.верхней верхность испытываемого изделия. Пласти- 15 камере 3, имеющей минимальное давление ны 5 из гибкого теплоиэоляционного по программе. Изменение давления в межматериала разрезаны в продольном и попе- камерной полости 2 по такому закону поэворечном направлении, например,. на 9/10 ляетуменьшить нагружение испытываемого своей толщины, Таким образом, давление изделия 10 сосредоточенными силами (от на испытываемую конструкцию 10 переда- 20 избыточного внешнего давления) по окружется через небольшие прямоугольные участ- ности и в продольном направлении в местах ки пластин 5, ширина и длина которых расположенияпродольных26ипоперечных составляет в рассматриваемом случае 20- 8 ребер силового цилиндра 6. Кроме этого, 30 мм. Образовавшиеся между пластинами с целью предохранения внутренней повер5 пазы в продольном и поперечном направ- 25 хности испытываемого иэделия 10 от нагрулениях заполнены резиновыми теплоизоли- жения ребрами(сосредоточенными силами) рующими вкладышами 11. при больших деформациях изделия 10 преКаждая камера 3 соединена посредст- дусмотрена "плавающая" установкасилововом трубопроводов 9 с соответствующим го цилиндра 6 на основании 14, что датчиком давления системы управления 30 обеспечивается шарнирным закреплением давлением, а. также с типовой балластной силового цилиндра 6 на основании 14 и раемкостью 20, увеличивающей обьем камеры венством изгибающих моментов, действую3. Каждая балластная емкость 20 соединена щих на силовой цилиндр 6 и на нижнюю с соответствующим регулятором давления часть хвостовика 13. Для этого до начала

18, Пространство между внутренней повер- 35 испытания по известному закону изменейия хностью испытываемого иэделия t0 и вкла- изгибающего момента, действующего на сидышами 11, с учетом зазоров между ловой цилиндр (в соответствии с програмпластинами 5 и вкладышами 11 образует мой испытания), определяется закон из-. межкамерную полость 2. Межкамерная по- менения нагрузки, действующей на нижний лость 2 соединена с камерой минимального 40 конец хвостовика 13. Требуемый закон из- давления (в рассматриваемом примере — с менения нагрузки обеспечивается програмверхней камерой 3) через балластную ем- мным нагружением тяги.15 с помощью кость 19 с регулятором давления 18. Систе- гидроцилиндра 17. ма нагружения содержит системы подачи и Одновременно с нагружением испытыуправления давлением. Давление в корпусе 45 ваемого изделия 10 внешним избыточным

1 подается от системы подачи давления, ко- давлением проводится нагрев конструкции торая включает в себя источник давления по заданной программе с помощью нагре21, преобразователь давления 22 и вентиль вательного устройства 7, 23. Для создания на поверхности испытыва- . Предлагаемый стенд, по сравнению с емого изделия 10 заданного поля темпера- 50 прототипом, позволяет повысить точность тур внутри корпуса 1 размещено моделирования внешнего избыточного давнагревательное устройство 7.. ления при испытаниях тонкостенных констСтенд работает следующим образом. рукций, например, герметичных

Перед началом испытаний от системы обтекателей и отсеков. Это повышение точподачи давления в корпус 1 стенда, а также 55 ности достигается эа счет свободного перевнутрь всех камер 3 силового цилиндра 6и мещения силового цилиндра в случае в межкамерную полость 2 синхронно пода- возможного его контакта с испытываемой: ется давление до заранее заданной макси- конструкцией, деформирующейся в процесмальной величины. се испытаний, Кроме того, в заявляемом стенде уменьшается перепад давления над

1ьо9358 ребрами силового цилиндра,и облегчается процесс регулирования давления, что также повышает точность воспроизведения заданного программой испытания закона нагружения, При этом параметры испытаний, моделируемые на заявляемом стенде, в большей степени соответствуют реальным.

Формула изобретения

Составитель B,Ëàçàðeâà

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О.Кравцова

Редактор

Заказ 1282 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина. 101

1, Стенд для теплопрочностных испытаний полых тонкостенных конструкций, содержащий корпус с основанием для испытуемой конструкции. установленный соосно в корпусе и предназначенный для установки в полости конструкции силовой цилиндр с силовоэбудителем, нагреватели, набор камер, предназначенных для размещения со стороны стенки конструкции, обратной нагреваемой, и сообщенную с набором камер систему создания давления, отличающийся тем, что с целью приближения испытаний к условиям эксплуатации, основание выполнено с фланцем, торец которого обращен в сторону силового цилиндра, стенд снабжен кольцевой,диафрагмой, установленной на фланце основания, силовозбудитель выполнен в виде хвостовика, тяги и гидроцилиндра со штоком, хвостовик жестко связан с силовым цилиндром и соединен с фланцем основания посредством кольцевой диафрагмы, один конец хвостовика шарнирно соединен с кор5 пусом, а другой — с тягой, шарнирно связанной со штоком гидроцилиндра и основанием, гидроцилиндр шарнирно связан с основанием, камеры образованы продольными и поперечными ребрами

10 размещенными на наружной поверхности силового цилиндра, и эластичными диафрагмами, размещенными на концах ребер, и предназначены для установки в полости ис-, пытуемой конструкции с образованием

15 межкамерного зазора, стенд снабжен балластными емкостями по количеству камер и системой управления созданием давления, каждая камера сообщена с соответствующей балластной емкостью и системой уп20 равления давлением, а межкамерная полость предназначена для сообщения с камерой с минимальным давлением;

2. Стенд по и. 1, отличающийся

25 тем, что он снабжен пластинами из гибкого теплоиэоляционного материала, разрезанными в продольном и поперечном направлении и установленными на внешней поверхности диафрагм.