Стенд для испытания изделий на теплостойкость

 

Изобретение относится к машиностроению и другим областям, где необходимы испытания изделий на прочность, в частности, к стендам для испытания изделий на теплостойкость. Сущность изобретения: стенд содержит источник и профилированный канал для подвода нагружающей среды с заданным законом распределения давления по длине изделия и нагреватель. Новым в стенде является установка испытываемого изделия в ложементе с подводными опорами с возможностью поворота его относительно своей продольной оси и герметичного перекрытия мест повреждения наружной боковой поверхности изделия. В выполненном в ложементе продольном пазе установлен профилированный канал для подвода нагружающей среды к испытываемому участку изделия с возможностью поджатия его к наружной поверхности изделия. Источник нагружающей среды снабжен нагревателем и соединен через переходник с профилированным каналом. Технический результат: экономия испытываемой материальной части в условиях нагружения, максимально приближенных к эксплуатационным. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению и другим областям, где необходимы испытания изделий на прочность, в частности к стендам для испытания изделий на теплостойкость.

Известны аэродинамические трубы для исследования нагревания и теплозащиты ракет, космических летательных аппаратов и сверхзвуковых самолетов, содержащие канал для размещения внутри него испытываемого изделия, средства подвода и отвода под давлением нагружающей среды с нагревателем [1] Недостатком подобных аэродинамических труб является создание эксплуатационных условий нагружения на натурных изделиях типа космических летательных аппаратов.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является стенд для испытаний оболочек на устойчивость, содержащий профилированный канал для размещения внутри него испытуемой оболочки, профиль которого выбран из условия обеспечения заданного закона распределения давления по длине оболочки, средства подвода и отвода под давлением нагружающей среды и нагреватель, выполненный в виде установленной вдоль канала секционной печи, мощность секций которой обратно пропорциональна площади поперечного рабочего сечения канала [2] Недостатком этого стенда является невозможность обеспечения требуемых уровней тепловых нагрузок в заданном месте испытываемого изделия и несоответствие условий испытаний эксплуатационным условиям теплового нагружения, т. к. нагреватель установлен внутри испытываемой оболочки, а нагружающая среда подводится к наружной стороне оболочки.

Техническая задача изобретения, решается с помощью стенда для испытаний изделий на теплостойкость и заключается в реализации условий нагружения, максимально приближенных к эксплуатационным, и в экономии испытываемой материальной части, за счет проведения нескольких серий испытаний на одном изделии.

Для достижения технического результата а предлагаемом стенде для испытания изделий на теплостойкость, содержащем источник и профилированный канал для подвода нагружающей среды с заданным законом распределения давления по длине изделия и нагреватель, выполнен ложемент с подводными опорами для закрепления в нем испытываемого изделия с возможностью поворота его относительно своей продольной оси и герметичного перекрывания мест повреждения наружной боковой поверхности изделия.

В ложементе выполнен продольный паз, в который установлен профилированный канал для подвода нагружающей среды к испытываемому участку наружной боковой поверхности изделия с возможностью поджатия его к наружной поверхности изделия.

Источник нагружающей среды снабжен нагревателем и соединен через переходник с профилированным каналом.

Новым в стенде является установка испытываемого изделия в ложементе подводными опорами с возможностью поворота его относительно своей продольной оси и герметичного перекрывания мест повреждения наружной боковой поверхности изделия. В выполненном в ложементе продольном пазе установлен профилированный канал для подвода нагружающей среды к испытываемому участку изделия с возможностью поджатия его к наружной поверхности изделия. Источник нагружающей среды снабжен нагревателем и соединен через переходник с профилированным каналом.

Достигаемая такой конструкцией концентрация тепловой энергии нагружающей среды на ограниченном поперечными разрезами профилированного канала участке боковой поверхности испытываемого изделия и возможность поворота указанного изделия в стенде таким образом, что нагружению подвергаются последовательно определенные участки боковой поверхности, а поврежденные участки при этом герметично перекрываются подводными опорами, позволяют максимально приблизить условия испытаний по уровню тепловых нагрузок к эксплуатационным и сэкономить несколько изделий при определении теплостойкости внутреннего снаряжения и всего изделия в целом.

На фиг.1 показан общий вид стенда для испытания изделий на теплостойкость; на фиг.2 поперечный разрез стенда для испытания изделий на теплостойкость.

Стенд для испытания изделий на теплостойкость содержит ложемент 1 с подводными опорами 2, на которые устанавливается испытываемое изделие 3. Подводные опоры 2 служат для закрепления изделия 3 и герметичного перекрытия мест повреждения наружной боковой поверхности изделия 4, 5, 6, 7, 8, 9 (каверн, отверстий и прогаров). Конструкция ложемента 1 предусматривает возможность поворота испытываемого изделия 3 относительно его продольной оси. Ложемент 1 установлен на подставке 10. В ложементе 1 выполнен продольный паз 11, в который установлен и поджат винтами 12 и 13 к изделию 3 профилированный канал 14, служащий для подвода нагружающей среды, например высокотемпературной газовой струи, к нагружаемому участку наружной боковой поверхности изделия, содержащему повреждения наружной боковой поверхности изделия. Профилированный канал 14 выполнен в виде накладного сопла (роль одной из стенок канала выполняет подвергаемый нагружению участок наружной боковой поверхности изделия), внутренний профиль которого выбран из условия обеспечения заданного закона распределения давления по длине испытываемого изделия 3, а ширина соизмерима с поперечными разрезами нагружаемого участка изделия. Ширину подводных опор 2 целесообразно выполнять несколько меньше ширины внутреннего профиля профилированного канала 14 для обеспечения надежного герметичного перекрытия мест повреждения наружной боковой поверхности изделия, подвергнувшихся нагружению, т. к. после нагружения происходит унос части покрытия изделия. Вход профилированного канала 14 через переходник 15 соединен с источником нагружающей среды 16, который снабжен нагревателем 17.

В качестве источника нагружающей среды 16 с нагревателем 17 могут быть использованы: электродуговой плазмотрон, жидкостный реактивный двигатель, воздушно-реактивный двигатель, газовая горелка.

Стенд работает следующим образом.

Изделие 3 размещают внутри ложемента 1 таким образом, чтобы нагружаемый участок наружной боковой поверхности изделия располагался в зоне продольного паза 11. С помощью подводных опор 2 производится закрепление изделия 3 и герметизация внутреннего объема в местах повреждения наружной боковой поверхности изделия 4, 5, 6, 7 (повреждения изделия могут быть имитированы). На подвергаемый нагружению участок наружной боковой поверхности изделия, содержащий повреждения наружной боковой поверхности изделия 8 и 9, накладывается профилированный канал 14 и с помощью винтов 12 и 13 прижимается к изделию 3. Затем производится стыковка профилированного канала 14 через переходник 15 с источником нагружающей среды 16, который снабжен нагревателем 17, в данном случае с плазмотроном.

Плазмотрон генерирует высокотемпературную газовую струю, параметры которой (давление, скорость, температура) по длине испытываемого участка изделия формируются с помощью профилированного канала 14 и переходника 15. Высокотемпературному нагружению при этом подвергается интересующая часть поверхности изделия и при наличии отверстия или прогара элементы внутреннего снаряжения изделия 3.

Регистрация параметров нагружения проводится с помощью датчиков (давления, температуры и теплового потока), установленных на корпусе изделия 3 и на элементах внутреннего снаряжения.

Одновременно может контролироваться работоспособность внутреннего снаряжения изделия. Каждая новая серия испытаний по определению теплостойкости изделия 3 проводится с новым, не участвовавшим в нагружении, участком наружной боковой поверхности изделия после поворота и перезакрепления его. С каждым участком наружной боковой поверхности изделия может проводиться одно или несколько нагружений.

Использование стенда для испытаний изделий на теплостойкость позволит: максимально приблизить условия нагружения к эксплуатационным на участке поверхности изделия; на одном изделии провести несколько серий испытаний по определению теплостойкости различных элементов внутреннего снаряжения изделия, а также всего изделия в целом и таким образом сэкономить несколько изделий.

Формула изобретения

Стенд для испытания изделий на теплостойкость, содержащий источник испытательной среды, сообщенный с источником профилированный канал для подвода среды к изделию, профиль которого выбран из условия заданного закона распределения давления по длине изделия, и нагреватель, отличающийся тем, что он снабжен ложементом для размещения в нем изделия и подводными опорами для установки изделия в ложементе с возможностью поворота вокруг продольной оси изделия и для перекрытия мест повреждения наружной боковой поверхности изделия, в ложементе выполнен продольный паз, в котором установлен профилированный канал с возможностью поджатия его к наружной поверхности изделия, нагреватель размещен в источнике испытательной среды, а сообщение с профилированным каналом осуществляется посредством переходника.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2