Способ испытаний конструкций на ударное воздействие потоком двухфазных сред и стенд для его осуществления

 

Изобретение относится к испытательной технике и касается способов и устройств для испытания конструкций на ударное воздействие двухфазных сред, включающий газ и твердые чаСтицы. Цель - увеличение экспериментальных возможностей за счет расширения диапазона реализуемых режимов испытаний. Способ испытаний конструкций на ударное воздействие потоком двухфазных сред заключается в формировании последовательных ударных волн сжатого газа с твердыми частицами в трубе испытательного стенда и воздействии им на испытуемую конструкцию , причем подачу сжатого газа осуществляют последовательными порциями по длине трубы с одновременной подачей новых порций и отсечкой предыдущих при достижении в нем давления РБ-О-МК + Рн- ft). Способ осуществляется на стенде, содержащем юбку, дно, стенки, между которыми расположены частицы твердого вещества, насадок и т.д. 2 с.п. ф-лы, 15 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕЮЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4916723/23 (Z2) 05.03.91 .(46) 07.06.93. Бюл. М 21

P t) Московский институт теплотехники (72): А;А.Багдэсарьян, П.Б.Пилипенко, М А .Бэгдэсарьян и R.À.Ujèøêîâ (56) Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 526791. кл. С 01 М 7/00, 1974.

Патент СССР

ФЬ 1638159, кл. 6 01 М 7 00; 1989.

Ударные трубы. Сборник статей под ред.

Х.А.Рэхматтуюина и С.С.Семенова. Мл Изд-во йнострэнной литературы, 1962, с,700. (Sg CnOCOS ИСПЫТАНИЙ КОНСТРУКЦИЙ

HA УДАРНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ПОТОКОМ

ДВУХФАЗНЫХ СРЕД И СТЕНД ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к испытательной технике и касается способов и устройств для испытания конструкций на ударное воздействие двухфазных сред, Изобретение относится .. к испытательной технике и касается способов и уст; ройств для испытания конструкциЯ на ударное воздействие двухфазных сред. включающих газ и твердые частицы, Цель изобретения — увеличение зкспе. риментальных возможностей засчет расширения диапазона реализуемых режимов испытаний.

На фиг.1 показан график зависимости давления Рз во фронте ударной волны от скорости частиц Ч4 дт прототипа; на фиг.2 — график зависимости давления торможения Рео газа (при отсутствии диафрагмы) от

V4 для прототипа; нэ фиг.3 стенд испытэе,,5U,, 1820265 A1 (s1)s G 01 М 7/00; 9/00 включающий газ и твердые частицы. Цель— увеличение экспериментальных возможностей за счет расширения диапазона реализуемых режимов испытаний. Способ испытаний конструкций на ударное воздействие потоком двухфазных сред заключается в формировании последовательных ударных волн сжатого газа с твердыми частицами в трубе испытательного стенда и: воздействии им на испытуемую конструкцию, причем подачу сжатого rasa осуществляют последовательными .порциями по длине трубы с одновременной подачей новых порций и отсечкоЯ предыдущих при достижении, в нем давления

РБ-(1-1.1)(-- - + Рн p). Способ осущестFs вляется на стенде, содержащем юбку, дно, стенки. между которыми расположены частицы твердого вещества, насадок и т.д. 2 с.п. ф-лы, 15 ил. ний- конструкций на ударное воздействие

0О двухфазных сред; на фиг.4 — заглушка; нэ фигЗ - узел f на фиг,4; на фиг.б - стакан с Сь юбкой; на фиг.7 — вариант выполнения К) сменной юбки; на фиг.8- магистраль с об- 01 ратным клапаном; на фиг.9 — магистраль с (Я обратным клапаном в открытомположении: на фиг.10 — сечение А-А нэ фиг.3; на фиг.11 — стенд с изображениями стакана с юбкой и задвижкой перед работой и в момент начала свободного движения частиц, на фиг.12— расчетные давления РБ- в трубе и скорости

Чст стакана для заявляемого стенда с одним дополнительным генератором(кривые 1 и 2) и для прбтотипа (кривые 3 и 4): на фиг.13 —, то же, что на фиг.12, но с двумя дополни1820265 t тельными генераторами; на фиг.14 — то же; На стенде(фиг.3) полость Е непосредственчто и нэ фиг,13, .но при других начальных но сообщается с камерой ДГ. значениях РоА и Родi в камерах генераторов Стенд снабжен обоймой, выполненной и другом расположении их вдоль трубы; на из наружного 29 и внутреннего 30 профилифиг.15 — расчетные давления Ps на конеч- 5 рованных колец, установленных друг в друномучасткетрубыдляперекрытыхи.откры- ге с образованием газового тракта тых перепускных.отверстиях для прототипа кольцевого сопла и соединенных стержня(кривые агб и агв.соответственно) и для за-. ми 31 (см.фиг.10). Обойма установлена на являемого стенда (кривые жинти и жинтс), а наружной поверхности второго конца тру также расчетные давления Ра в полости на- 10 бы, Газовый тракт кольцевого сопла заглусадка для прототипа (кривая лкдв) и заявля- " . шем диафрагмой .32, изготовленной, емого стенда (кривые лкм, лкес, лкедс).: например, иэ ацетата целлюлозы и. предназПредлагаемый стенд (фиг.З) содержит . наченной для формирования ударной волосновной (с полостью A) и дополнительные ны. Стенд снабжен стаканом с боковыми (с полостями А для разгона частиц, с поло-.: 15. стенками 33, глухим дном 34 и цилиндричестями Ауд для формирования ударной вол- ской сменной юбкой 35, скрепленной с ним ны) генераторы сжатого газа, каждый из . порезьбе(фиг.3,6и7). Встенкахстакананэ которых включает камеру 1 с выходным ат- расстоянии от их торца 0;6-0,7)h устэ- верстйем 2 ва фланце 3. B.камерах установ-: мовлены штифты 36, подпружиненные упрулены электронагреватели 4 и обратные 20. гими злементэми37. В плоскостиустановки клапана 5 для заполнения камер. газом, Aa-... штифтов 36 выполнема кольцевая проточка пример. воздухом, азотом. К фланцу 3:каме- . 38. с. шириной. диаметра штифта, Сменные . ры основного генератора первым концом: юбки отличается длиной и конфигурацией присоединенатруба 6, имеющая упоры 7 нв свободного торца, 8 стенке юбки со сторовтором конце. Допон нвцельные генераторы 25 ны свободного терца выполнена «анавкэ 39 (ДГ), предназначенные для разгона частиц .. с размерами. hg,Ьв,. под концевую часть ско(с полостями Ai),. соединяются с трубой че- бм 40 заглушки 41(фиг 4); 8 противоположреэ магистрали с обратйыми клапанами 8..: ной стенке: юбки, -в 66. свободном торце, которые пристыковываются к фланцэм.9 . параллельмоасйустэновлемштырь42сдлитрубы, в которых:выполнены отверстия. 10. 30 ной выступающей. части 4щ(1,6-2,0).durr, Камера ДГ с полостью Аи (1-И) через зэ« . бт-.диэмвтратыря. Заглушке41сестородвижку 11, трубоправод 12.:перепускной.: нами 43 и дном 44 имеет раскрывающийся клапан 13 и патрубки 14 и 15 соединяется с ..3эмOк в.видв нружинной скобы 40..скреп..полостью Б трубы и полостью В масэдка с ленной с дном 44 и размещенной в канавке открытым торцом, выполненного- e "виде 35 45.: В торце противоположной стенки эа- обечайки 16.и дна 17;. Йа втором конце тру- .. глуаки 41 вйполнене отверстие 46 под:выбы 6 выполнен пояс перепускныхотвврстий::. ступающую:часть 8 штыря 42. юбки 35. В

18, охватываемый насадкам. Нэ трубе 6 e . боковой стенке заглушки 41 со стороны на- . сечении с отверстиями 18 подвижно уста--. ружной ее поверхности И дна 44 выполнена новлено дренированное кольцо 19, которое 40 канавка 47 с размерами канавки 39, В пров фиксируачых положениях полностью или тивоположной стенке заглушки, в ее торце. частично может перекрывать отверстия 18. ма расстоянии от оси, что и отверстие 46, Для.поворота. кольца 19 в обечайке 16 вы-. „параллельно оси заглушки. установлен полнен люк с крышкой 26. ДГ для формиро- штырь 48 с размерами под отверстие 46 ванин ударной волны(с полостью Ауд) через 45 другой заглушки. В стенках заглушки магистральс.обратнымклапаномпристыко- 41 мэ рзсстоямии от.торца сгемак 43 вывается к фланцу 21 с: отверотием 22 в Ьу(0,3-.0,5);Ьз установлен штифт 49, под, стенке обечайки16. Магистральс обратным ...пружиненный упругим элементом 50. В дне . клапаном 8(фиг.3, 8 и 9) содержиткорпус23,. 44 встроен запорный клапан, состоящий из полость которого разделена перфорирован- 50 сердечника в виде малого 51 и большого 52 ной перегородкой 24 на.две: Д и Е, сердеч-, дисков, соединенных осью 53, ось 53 с пру. ник в:виде штока 25 с тврелями 26 и 27 жимой 54 пропущена-через ступенчатое отразного диаметра. Шток 25 подвижно про- - верстие 55 дна.44. Клапан a«itiosaet пущен через. перфорацию перегородки 24.: сквозные каналы 56 в дне 44, свободных от

Меньшая тарель 27 контактирует с перего- 55 .перекрытия малым диском 51 и полностью родкой 24 и перекрывает оставшиеся пер- перекрываемых большим диском 52, котофорации. Большая тарель 26 перекрывает рый под действием пружины 54 плотно приповерхностью Ж вход в полость Д. С боко-. легает к внутренней поверхности дна 44. вой поверхностьюменьшейтарели27взаи- Стакан с юбкой и присоединенная к мим . модействуетподпружиненныйфиксатор28. посредством раскрывающегося замка эа1820265 глушка 41 подвижно установлены в трубе у стакан с юбкой 35 и заглушкой 41 (рассматпервого ее конца. Во внутренней полости риваем стенд с одним ДГ) в соединенном стакана посредством легкоразрушаемого состоянии помещают в трубу 6 и с помощью материала (например, целлюлозы) закреп- технологической штанги перемещают к ее лены твердые частицы 57, предназначен- 5 первому концу, пока поверхность юбки не ные для ударного нагружения конструкции окажется напротив отверстия под пробку

56, закрепленной на основании 59 стенда. 71. Далее в это отверстие вставляют щуп и

Высота стакана ti=(0,5-0,6),Н (см. фиг 3 и 6). перемещают стакан дальше до попадания

Длина юбки и стакана he+li=(055-1,2);Н. В .. щупа в кольцевую проточку 38. С этого мо. трубе на расстоянии йз от упоров выполнен. t0 мента с помощью: технологической штанги сквозной паз 60, который в осевом.неправ- начинают вращать стакан с юбкой и эаглушлении в"1,5-.2 раза,авокружном в10-15раэ . койдо попадания штифта 36 в огверстие66. превышаетдиаметрвтифта 36, С наружной . После этого устанавливаются пробка 71, . стороны трубы, напротивпазабО, подвижно: . упоры 7, s также крышка 20 и пробки 62, 64, установлен шраток 61:, перекрывающий паз . 15 если ани: были сняты. Через обратные кла60 и плотно прйлегаащий к поверхности паны босноакого и дополнительных генератрубы. В:стенке обечайки 16 насадка, на- . "Topos заполняют газом полости А. А, Аул до проМв паза 60,: имеетвя. отверстие с див- ..; давлений Р ч, Р.р а, Ряч,» при Т ч. и вклюметром, равйым. длине паза и закрытое:чаюгтзлектронагреватели4. Последостижепробкой 62. В сечении трубы 6 на рассто- 26 ния температур и давлений в полостях А, А, янии В о-(1-.1,1).пl от передай. (если счи- Аул значений Тод. TGAt,T0Ayg» и Род. Род(, тэтгь по ходу движения стакана) кромки . pog»yg» арендт готов к работе. отверстия 10 выполнен:сквозной паз 63, ко-: .Режимы работы..стенда. тарый в осевом направлении в.1.5- 2,0 раза, —.:: . Нагружение ктонструкций: а) -ударной а е окружном s 10-.15 раз.превыаает gyes- 25 волной совМестна с летящими.,частицами с.

" э»етр штифта49. С наружной стороны трубы.... различной очерщностью воздействия укапаз 63закрыт пробкойб4. Напротив паза 63: .ванных. фактьроэ (стенд о»",на@ен диафрагнавнутреннейповерхноститрубывьгполне-: ;: мой 32); 61 йотокем газа совместно с . . на глухая проточка 65 с глубин@ Фз(фиг.З й-::: .воздействием чгасящ(диафрагма 32 отсутс ».

4). Координаты и размеры проточки 65-при ЗО вует)„в) одним из перечисленных факторов:

Ьт(0,5-0,4)Ьз равна hi>-0а5.ho-йт; - или ударной волной (частици отсутствуют), . ЬЦ" 0;28.hg; Ь1У*hS.-йод+1,5ЛЦ. В СтЕНКтЕ У .. ИЛИ ЧВСтгИЦаМИ (СжатЫй Гаэ В ПОЛОСТЬ. В Напервого конца трубы 6 выполнено отвер;: - садка не:подается).

ciNe66, в которомустановлейтолквтель67., ..: . Для реализации рвжимой работы стен.В полостях А, А, Аул генераторов установ- 35 да с разлйчной.очередностью воздействия, . лены датчики давления 58,Датчик давления;:., частиц ударной волны и газового потока на.

68 основного:гейератора электричкки авя-.: испытуемую конструкцию используется сазан с исполнительныи механизмом 69, ко- отношенйе, ., тарый связак с талкателем-67. 8 полостях генераторовустановаенидвтникитеинера 40 : .. тг .г . Cs —.V4 тури 70. Даа установки" стакана в натане: .. - . V4 С,, трубы, е ее стенке, в одной плоскости с

- отверстием 66 выполнвноотверстив для щу- .где hi — время от момента удара стакана с па, закрываемое при работе пробкой 71 .:.:частица аз об упоры до момента разрыва

Скорость. частиц достигается в процессе 45- диафрагмы: 1 — расстояние, проходимое . разгона стакана при последовательном ис- ударной валиой(твердыми частицами); CS — . пользовании эвергйи сжатого газа основно- .. скорость ударной волны; hT — временной го и дополнительных генераторов.. : интервал между воздействиями на конст- Подготовка стенда к работе. . - рукцию ударной волны и твердых частиц.

На дне стакана закрейляют частицы:57 50 .. - При hT > 0 реализуется режим работы йустанавливаютюбку35. Кюбкепристыко- . стенда, когда на конструкцию сначала воэ- - вывается первая заглушка 41, для чего кон- действуют тверды частицы, а затем ударная цевая часть скобы 40 устанавливается в волна. При ЬТ-0 ударная волна и твердые канавке 39 юбкй, а выступающая часть Ьз . частицы воздействуют на конструкцию одштыря 42 вставляется в отверстие 46 эа-.55 новременно. При ЬТ<0 на конструкцию глушки. Вторая заглушка аналогично при- сначала воздействует ударная волна, а застыковывается к первой. Число темтвердые частицы, состыкованных заглушек равно числу ДГ, пРЕдназначенных длЯ Разгона частиц. ПРи Работа стенда, снятых упорах 7 и вывернутой пробке 71

1820265

7 8

Рассмотрим работу стенда с.одним ДГ для сквозного паза 60, входит в него, чем предразгона частиц, Пусть ДГ с полостью Ауд отвращается отскок стакана. При отсутствключается газом изтрубы 6, поступающим.. вии диафрагмы ударная волна не в полость В через патрубки 14 и 15 и клапан образуется и испытуемая конструкция под13. Задвижка 11 закрыта, отверстия 18 и паз .5 вергается .воздействию высокоскоростного

60 перекрыты кольцом 19 и щитком 61, со- газового потока {с частицами или без час. ответственно, При давлении РОд в полости . тиф КОличесутвотруббвстендеможетбыть

А в полостях заглушки к и юбки И,устано- лабымк Оноопределяетсяусловиями нагрувится давление::Рокр=(Родк(Роси+а ..)-. жения испытуемой конструкции. Рпру>к)/F5g, где: Foa . — - площадь . оси 10 сердечника53; »=,-площадьканаловббдна - Ф.ормула из-об р ете н ия заглушки; Руру < сила от пружинй 54; FQ, -. 1:. Способ исйытаний конструкций на площадь круга диска 52. При достиженйи в : ударное еоздейотвие(поттоком двухфазных полостях А,А1 и Ауд.Давлений Род, Род1 и сред, эаклютчающийся в формировании паРодул, от датчика-68 давления подается сиг- 15:. следователЬнык-ударййх волн сжатого--газа:- . нал.на исполнительный механйзм 69, кото- с твердысми частицами в трубе йспйтэтель- ". рый через толкатель 67утайливает-ш«йфт 36 . ного стенда и воздейс«вии им .на испытуев стенку 33 стакана, После этого стакан с . : мую конструкцию,отличакнЦийся тем, . ем силы данлейия устремляется вдоль тру- 20 ны .бы. При: достиужении::праточски:тб5::. :-паэона.реатлйзутемых:.режимов испытаний, . цевая часть.скобыт 40 под действием. упругих .: вательными порциями по длине. трубы с од.:сил выходйт иэ канавки 59; освобождая про-:.. йоаременной подачей. новых порций " должающих двигаться ..стакан" с юбкой.: В. 26 сжатого гаэа:и отсечкой предыдущих порследующий -момент штифг 49. заглушки по-.. ций РтасШирвннтого гаэв при достижении в . падает в паз .63 трубы и заглушке аста-:: немдавления Pj;, равного навливается, отсекая участок канала а трубе с давлением,.расширенного таза - :: Р,1 . к>»".,- .:.Р ь +„,„„, Р =(1 — 1,1)(»=ур/ЕБ+Рн j9 j=.тде.Pl+le,Ì /2 30; .. :: . ..F> при М 1фр1/л .:(М).при М > 1", FÄ=:c aa траннаMBnnIóтрубойй:соотикоаайнымиаа-: ":;:.:::.:: . „,ткр глушкой, юбкой н стаканом; Fn- оаощадь-:..": тйЬ.Р 1 +, нрйМи!", проходного сечения трубыа Рн "Давление невыходе из трубы;. ж;(М) —. газтодийамикческая 35 .:функция;- к - коэффициент. адсиабаты; М: —: p = при М > 1 число Маха (см.фиг.11);.Газ из nohoneA К и

И через отверстие 10: проникает к гарели 26 . . Ffp сь ла трения между анутренней посердечника магйстралй и смещает сердеч-. верхнвстью грубы ибокоеыми поверхностя-.. ник. В образовавшийся:зазор между та-.40 миэвглушек юбками статна, релью 2f и перегородкой 24 входит:: FS- плоЩадь проходйого сечения труфиксатоР 28, обеспечйваЯ:.Свободный пРо- ..; бы. тОК СжатОГо Гааз ИЗ ГНЖаСтй А1 ДГ В «Рубу, . Р,-:. давление на выходе „-з трубы; который продолжает. Разгон стакана c час-.,п(»о»}: — газодинамическая функция, xa„ тицами доскорoo« 4".»1 про ® естаканв "5 рактеривуюущая отношение статического. миыо патрубка 14 аз из::полости.Б трубы,—: давления в пешке к давлению торможения; через патрубок 14 клапан 13 и патрубок 18: . коэффициент адиаба, ы. поступает в полость В насадка и овкимает .; »О» чрисло@» „атаРель 26 магистрали. После срабагывайия: . - 2. твнд ля испытаний конструкций на фиксатора 28 сжатый ras из полости Аул SO ударное аоздейстьйв потоком двухфазных поступает в полость В насадка. Давление Р cpW,:содержащййтерератор сжатого газа с, .в полости В возрастает; и при ноРмирован- вйходным отверстиеМ; присоединенную ном его значении происходит разрыв диаф первым концом кк выходному отверстию геРагмы с образован ем Ударной волны, В. нераторатрубусупорамииспоясом пере» конце РУбы 6 стаффан УдаРЯетсЯ обупоРы 7, пускных отверстий,: на втором конце, 55. остантавлйвается,: а твердые частицы.57 по соединенныеме кдускобой иустановленные инерции продолжают двигагьсЯ со скоРо- внутри первого конца трубы с возможно-. .стью Чд к испытУемой констРУкц и 58; стьюперейещения вдоль.нееюбку.истакан

Штифт 36 стакана, оказавшись напротив сглухимдном,эаполненныйтвердымичас3820265

Й =P4sat

Р2 = ЬБВУ

/0Рн

Р :» 2 (Рк

g тицами и закрытый легкоразрушаемой пленкой, надетый с воэможностью охвата перепускных отверстий на второй конец трубы и жестко скрепленный с ней.своим дном насадок с открытым торцом и установ- 5 ленную между насадком и трубой на ее втором конце обойму, о тл и ч а ю щи и с я тем, что стенд снабжен системой дополнительных расположенных вдоль трубы и насадка генераторов сжатого газа, сообщенных с по- 10 лостями трубы и насадка через магистрали

Р. с обратными клапанами, заглушками, трубопроводами, задвижками и патрубками с перепускными клапанами, при.этом заглушки скреплены между собой и соединены с торцом юбки раскрывающимися замками, в стенках заглушек со стороны их наружных боковых поверхностей установлены подпружиненные фиксаторы, под которые в стенках трубы выполнены пазы, а число заглушек соответствует числу дополнительных генераторов, 1820265

1820265

$820265 (О

1820265 /ср, ирФ

2д 40 1л

Фиг./4

Составитель А. Багдасарьян

Техред М.Моргентал Корректор О. Густи

Редактор проиааодстеенно-издательский комбинат "патант"; г. ужгород, ул.Гагарина, тбт

Заказ 2025 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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