Поршень аэродинамической установки адиабатического сжатия
Изобретение относится к аэродинамическим трубам и каналам и может быть использовано в аэродинамических установках адиабатического сжатия, имеющих высокие параметры торможения потока рабочего газа. Сущность: поршень содержит корпус со смонтированными на нем направляющими и уплотнительными кольцами. При этом на корпусе поршня установлена зафиксированная кольцом головная часть (сферическая) с накладкой на внешней стороне и профилированным наконечником на внутренней. В корпусе поршня выполнен цилиндрический канал, отделенный мембраной от полости с жидкостью. В указанном канале расположен подпружиненный клапан. Технический результат: предохранение основных элементов установки от разрушения при ударе поршня о форкамеру в случае возникновения аварийной ситуации. 2 ил. 
Предлагаемое изобретение относится к аэродинамическим трубам и каналам и может быть использовано в аэродинамических установках адиабатического сжатия, имеющих высокие параметры торможения потока рабочего газа.
Известны адиабатические установки, состоящие из отсека высокого давления, состыкованного со стволом, форкамеры, сопла, рабочей части, системы выхлопа рабочего газа и поршня, перемещающегося по стволу от отсека высокого давления к форкамере в процессе эксперимента под действием давления газа, находящегося в указанном отсеке (см. Поуп и Гойн. Аэродинамические установки высоких скоростей. M., 1968). В форкамерах таких установок рабочий газ имеет температуру до 5000°К при давлении до 5000 ата. Поршень выполняется в виде болванки цилиндрической формы с направляющими и уплотнительными кольцами, причем его вес может достигать 1500 кг при скорости движения по стволу до 300 м/с.
К недостаткам существующих установок адиабатического сжатия и поршней следует отнести отсутствие какого-либо устройства, позволяющего затормозить поршень в конце его движения по стволу установки в случае возникновения аварийной ситуации в процессе эксперимента (прорыв части газа, находящегося перед поршнем, ошибочное задание режима эксперимента и т.п.). В результате этого возможен удар движущегося поршня о форкамеру и, при наличии у поршня достаточной скорости, разрушение поршня и элементов установки (ствола и форкамеры).
Целью предлагаемого изобретения является предохранение основных элементов поршня и установки (ствола и форкамеры) от разрушения при ударе поршня о форкамеру в случае аварийной ситуации.
Эта цель достигается благодаря тому, что на корпусе поршня установлена головка, например, сферической формы, с укрепленной на ней сменной накладкой, выполненной из мягкого металла, и по конфигурации повторяющей профиль входного участка форкамеры. На внутренней поверхности головки установлен профилированный наконечник, а в корпусе поршня выполнен цилиндрический канал с закрепленной в нем мембраной. Полость внутри головки заполнена тормозной жидкостью, а за мембраной установлен подпружиненный поршень,
Предлагаемое изобретение поясняется при рассмотрении чертежа, на котором фиг.1 - общий вид поршня, фиг.2 - схема аэродинамической установки адиабатического сжатия.
Поршень (фиг.1) состоит из корпуса 1 со смонтированными на нем направляющими и уплотнительными кольцами 2 и 3. На корпусе 1 установлена головка 4 с укрепленной на ней накладкой 5. На внутренней поверхности головки установлен профилированный наконечник 6, а полость 7 заполнена тормозной жидкостью, например, маслом. В корпусе 1 выполнен цилиндрический канал 8, на входном участке которого при помощи фланца 9 установлена мембрана 10. За мембраной в цилиндрическом канале расположен поршень 11 с пружиной 12.
Устройство работает следующим образом: перед проведением эксперимента поршень 13 удерживается механизмом фиксации поршня 14. При подаче давления в баллон высокого давления 15 и в результате освобождения поршня последний перемещается по стволу 16 аэродинамической установки, сжимая перед собой рабочий газ, находящийся в стволе. Рабочий газ поступает в форкамеру 17, и через сопло 18 происходит его истечение в рабочую часть установки (на схеме не показана). В случае аварийной ситуации (недостаточно высокое давление рабочего газа перед движущимся поршнем, вызванное, например, прорывом рабочего газа из полости 19 через технологические отверстия) происходит удар поршня о входной участок форкамеры. При этом часть кинетической энергии движущегося поршня будет расходоваться на смятие и разрушение накладки 5, а часть - на срез мембраны 10 и вытеснение тормозной жидкости из полости 7 в цилиндрический канал 8, которое осуществляется с дросселированием с помощью профилированного наконечника 6. Поршень 11 с пружиной 12 препятствует при этом проникновению жидкости из канала 8 в ствол установки.
В результате внедрения предлагаемого изобретения значительно повышается надежность работа установки и исключаются аварийные ситуации, могущие привести к разрушению основных элементов поршня, ствола и форкамеры.
Формула изобретения
Поршень аэродинамической установки адиабатического сжатия, содержащий корпус со смонтированными на нем направляющими и уплотнительными кольцами, отличающийся тем, что с целью предохранения основных элементов установки от разрушения при ударе поршня о форкамеру в случае возникновения аварийной ситуации, на его корпусе установлена зафиксированная кольцом головная часть (сферическая), с накладкой на внешней стороне и профилированным наконечником на внутренней, а в корпусе поршня отделенный мембраной от полости с жидкостью выполнен цилиндрический канал, в котором расположен подпружиненный клапан.
РИСУНКИ
