Гидродинамическое тормозное устройство

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к тормозным устройствам, и может быть использовано в стендах для ударных испытаний изделий. Устройство содержит боек, выполненный с возможностью закрепления объекта испытаний, профилированный наконечник и заполненный текучей жидкостью цилиндрический резервуар для ввода в него с некоторой начальной скоростью наконечника. Профиль наконечника зависит от суммарной массы бойка с наконечником и испытываемого объекта, радиуса резервуара, плотности используемой жидкости и параметров необходимого для испытаний импульса ускорения. Технический результат заключается в возможности обеспечения надежного и точного приложения к испытываемому изделию под произвольным углом к горизонту импульса ускорения с произвольными, наперед заданными параметрами по форме и уровню. 8 з.п. ф-лы, 12 ил.

 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к тормозным устройствам, используемым в стендах для ударных испытаний изделий.

Известен стенд для ударных испытаний с гидравлическим тормозным устройством, выполненным по схеме вытеснения жидкости из емкости через зазор, образуемый отверстием и входящим в него профилированным наконечником. Гидравлическое тормозное устройство включает установленные на платформе с помощью полого цилиндра и съемного днища профилированные наконечники, установленную на основании основную емкость для заполнения ее жидкостью, закрепленную над емкостью дополнительную емкость, в которую вытесняется жидкость из емкости, разделяющую емкости перегородку, в которой выполнены отверстия для входа в них наконечников, которые могут перекрываться мембранами (см. а.с. SU №1350517, МПК 4 G01М 7/00, опубл. 07.11.87 в БИ №41).

Наиболее близким к заявляемому устройству и выбранным в качестве прототипа является тормозное устройство к стендам для ударных испытаний, содержащее основание, служащий для закрепления испытуемого изделия боек с профилированным наконечником, цилиндрический резервуар для ввода в него бойка, заполненный электровязкой жидкостью. За счет использования электровязкой жидкости и создания с помощью квадрупольно подключенных групп электродов такого электрического поля обеспечивается центрирование наконечника по оси резервуара и тем самым повышается точность испытаний (см. а.с. SU №1566250, МПК 5 G01М 7/00, опубл. 23.05.90 в БИ №19).

Общими недостатками этих устройств являются отсутствие возможности выполнения такого профиля наконечника, который бы обеспечивал формирование заданного закона изменения ускорения на объекте испытаний при торможении, в том числе и под произвольным углом к горизонту. Кроме того, эти устройства не обеспечивают центрирования наконечника относительно резервуара с жидкостью без дополнительных средств, не исключают плоского удара наконечника о свободную поверхность жидкости в резервуаре и воздействия истекающей из резервуара струи жидкости на боек или платформу с объектом испытания, а также не позволяют формировать импульсы нагрузки с несколькими максимумами.

Задача, решаемая заявляемым изобретением, состоит в разработке устройства, в котором профиль наконечника имеет однозначную заданную зависимость с формируемым импульсом ускорения. При этом профилированный наконечник центрирует в резервуаре боек с испытуемым изделием и формирует на нем заданный произвольный по уровню и форме импульс ускорения под произвольным углом к горизонту только за счет инерционных сил жидкости, истекающей через зазор между резервуаром и наконечником, в том числе и с несколькими максимумами без паразитного влияния на формируемый импульс истекающей из резервуара струи жидкости.

Технический результат, который может быть получен в результате использования заявляемого устройства, состоит в обеспечении надежного и точного приложения к испытываемому изделию под заданным углом к горизонту импульсов ускорения с наперед заданными параметрами по форме и уровню.

Указанная техническая задача решается с помощью заявляемого гидродинамического тормозного устройства, содержащего основание, боек, выполненный с возможностью закрепления объекта испытаний, профилированный наконечник и заполненный рабочей жидкостью цилиндрический резервуар для соосного ввода в него с некоторой начальной скоростью бойка с наконечником.

От прототипа заявляемое устройство отличается тем, что радиус поперечного сечения наконечника на расстоянии х от его носка выбран из следующего соотношения:

где r - радиус отверстия в резервуаре;

ψ(х) - безразмерная функция профиля наконечника, определяется из выражения:

в котором

m - суммарная масса бойка с наконечником и объектом испытаний;

ρ - плотность рабочей жидкости в резервуаре;

S=π·r² - площадь отверстия в резервуаре;

- зависимость ускорения центра масс бойка с наконечником и объектом испытаний от проникания носка наконечника в резервуар на величину х;

- зависимость скорости наконечника от проникания его носка в резервуар на величину х.

Профилированный наконечник хвостовой частью может быть закреплен на бойке, а резервуар донной частью установлен на основании.

На наружную торцевую поверхность открытой части резервуара может быть установлена мембрана. В этом случае продольная ось резервуара может быть расположена на основании к линии горизонта под углом, отличным от прямого.

Носовая часть наконечника может быть снабжена дополнительно круглым конусом, образующая которого совпадает с касательной к профилю наконечника на заданном расстоянии от его носка.

Хвостовая часть наконечника на заданном расстоянии от его носка может переходить в цилиндр заданной длины с радиусом, равным радиусу поперечного сечения наконечника в месте перехода.

На наружную торцевую поверхность открытой части резервуара, соосно с ним, может быть установлено кольцо, поперечное сечение которого выполнено в виде прямоугольной трапеции. Кольцо ориентировано так, что большее основание кольца примыкает к наружной торцевой поверхности резервуара. Диаметр отверстия, образованного острой кромкой кольца, меньше диаметра внутренней боковой поверхности резервуара, причем площадь кольцевого зазора между наконечником и острой кромкой кольца меньше площади кольцевого зазора между внутренней боковой поверхностью резервуара и наконечником.

В гидродинамическом тормозном устройстве цилиндрический резервуар своей донной частью может быть закреплен на бойке, а наконечник установлен соосно с резервуаром, и при этом может содержать мембрану, установленную на наружной торцевой поверхности открытой части резервуара, носовая часть наконечника может быть снабжена дополнительно круглым конусом, образующая которого совпадает с касательной к профилю наконечника на заданном расстоянии от его носка, а хвостовая часть наконечника при этом может быть выполнена переходящей на заданном расстоянии от носка в цилиндр заданной длины с радиусом, равным радиусу поперечного сечения наконечника, на наружную торцевую поверхность открытой части резервуара соосно установлено кольцо, поперечное сечение которого выполнено в виде прямоугольной трапеции и ориентировано так, что большее основание кольца примыкает к наружной торцевой поверхности резервуара, а диаметр отверстия, образованного острой кромкой кольца, меньше диаметра внутренней боковой поверхности резервуара, причем площадь кольцевого зазора между наконечником и острой кромкой кольца меньше площади кольцевого зазора между внутренней боковой поверхностью резервуара и наконечником.

Выполнение профиля наконечника в соответствии с соотношением (1) позволяет гидродинамическому тормозному устройству с выбранной в качестве рабочей текучей жидкостью, заданном диаметре резервуара и для имеющей определенную массу испытываемой сборки формировать импульс ускорения с заданными параметрами по форме и уровню, в том числе и с несколькими максимумами. При этом используются только инерционные силы при прохождении рабочей жидкости через кольцевой зазор между отверстием резервуара и наконечником. Это упрощает конструкцию устройства.

Снабжение носовой части наконечника дополнительным конусом, образующая которого совпадает с касательной к профилю наконечника на заданном расстоянии от его носка, позволяет в начальный момент соприкосновения со свободной поверхностью жидкости в резервуаре практически плоской носовой части наконечника (согласно соотношению (1)) исключить недопустимый для некоторых испытываемых объектов резкий всплеск нагрузки, который мог бы произойти из-за плоского удара носка наконечника о свободную поверхность жидкости в резервуаре при местном ее подъеме за счет смачиваемости наконечника. Конус в носовой части наконечника обеспечивает центрирование наконечника относительно отверстия в резервуаре в начальный момент внедрения, а также в процессе перемещения его в резервуаре.

Установка на наружной торцевой поверхности открытой части резервуара мембраны удерживает рабочую жидкость в резервуаре при установке его под заданным углом к горизонту, необходимым для формирования нагрузки на объекте испытаний в некоторых случаях.

Закрепление резервуара с рабочей жидкостью донной частью на бойке и установка наконечника на основании исключают паразитное воздействие истекающей из резервуара с большой скоростью струи жидкости на объект испытаний в случае, если его габариты выходят за пределы миделя наконечника.

Выполнение хвостовой части наконечника на заданном расстоянии от его носка переходящей в цилиндр заданной длины с радиусом, равным радиусу поперечного сечения наконечника в месте перехода, повышает технологичность устройства за счет исключения необходимости точного воспроизведения профиля наконечника с большой кривизной в его хвостовой части при изготовлении, не приводя при этом к недопустимым по существующим стандартам отклонениям формируемого импульса нагрузки от заданных параметров.

Соосная установка на наружную торцевую поверхность открытой части резервуара кольца, поперечное сечение которого выполнено в виде прямоугольной трапеции и ориентировано так, что большее основание кольца примыкает к наружной торцевой поверхности резервуара, а острая кромка кольца образует отверстие, диаметр которого меньше диаметра внутренней боковой поверхности резервуара, позволяет формировать в том числе и импульсы ускорения с несколькими максимумами, если площадь кольцевого зазора между наконечником и острой кромкой кольца меньше кольцевого зазора между внутренней боковой поверхностью резервуара и наконечником.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображено вертикально ориентированное гидродинамическое тормозное устройство, в котором профилированный наконечник, выполненный для формирования импульса ускорения с наперед заданными параметрами, закреплен на бойке, а резервуар с жидкостью установлен на основании.

На фиг.2 изображено ориентированное под заданным углом к горизонту гидродинамическое тормозное устройство, в котором открытая часть резервуара с жидкостью заглушена мембраной.

На фиг.3 изображена схема установки круглого конуса в носовой части наконечника.

На фиг.4 изображена схема подъема свободной поверхности жидкости в резервуаре за счет смачиваемости носка наконечника в начальный момент его входа в резервуар, вызывающего плоский удар наконечника.

На фиг.5 изображена схема образования струи с помощью дополнительно установленного круглого конуса на носовой части наконечника, устраняющего явление плоского удара наконечника о свободную поверхность жидкости в резервуаре и обеспечивающего центрирование наконечника при входе в резервуар.

На фиг.6 изображена схема изготовления хвостовой части наконечника при замене ее на цилиндр.

На фиг.7 изображено вертикально ориентированное гидродинамическое тормозное устройство, в котором профилированный наконечник установлен на основании, а резервуар с жидкостью, заглушенный мембраной, установлен на бойке.

На фиг.8 изображено гидродинамическое тормозное устройство, в котором на наружную торцевую поверхность открытой части резервуара с жидкостью дополнительно установлено кольцо, форма, размеры и ориентация которого обеспечивают формирование импульсов ускорения в том числе и с несколькими максимумами.

На фиг.9 - иллюстрация импульса ускорения с несколькими максимумами.

На фиг.10 - иллюстрация импульса ускорения трапецеидальной формы и его трансформация в случае, если начальная скорость внедрения наконечника в резервуар с жидкостью меньше расчетной.

На фиг.11 - иллюстрация импульса ускорения экспоненциально убывающей формы и его трансформация в случае, если начальная скорость внедрения наконечника в резервуар с жидкостью меньше расчетной.

На фиг.12 - импульсы ускорения, создаваемые профилированным наконечником с недостаточно точным изготовлением его хвостовой части и с хвостовой частью в виде цилиндра, на фоне расчетного импульса ускорения и предельных отклонений для него в соответствии со стандартами на ударные испытания.

Гидродинамическое тормозное устройство содержит основание 6, цилиндрический резервуар 4 с жидкостью 5, в котором может соосно перемещаться профилированный наконечник 3, боек 2, выполненный с возможностью закрепления объекта испытания 1. Изменение радиуса поперечного сечения проникающего в цилиндрический резервуар профилированного наконечника для формирования импульса ускорения с наперед заданными параметрами выполнено в соответствии с соотношением (1).

Цилиндрический резервуар 4 с жидкостью может быть вертикально установлен на основании 6, наконечник 3 закреплен на бойке, объект испытаний 1 закреплен на бойке 2 (см. фиг.1).

В гидродинамическом тормозном устройстве на наружной торцевой поверхности открытой части резервуара может быть установлена мембрана 8 (см. фиг.2).

Носовая часть наконечника может быть снабжена дополнительно круглым конусом 9, образующая которого совпадает с касательной к профилю наконечника на заданном расстоянии от его носка (см фиг.3, 5).

Хвостовая часть наконечника 3, начиная с заданного расстояния от его носка, может быть выполнена в виде цилиндра 10 заданной длины с радиусом, равным радиусу поперечного сечения наконечника 3 на этом расстоянии (см. фиг.6).

В гидродинамическом тормозном устройстве в случае выполнения, приведенном на фиг.7, на бойке 2 с закрепленным объектом испытания 1, закреплен заглушенный мембраной 8 резервуар с жидкостью 5 с возможностью соосного перемещения бойка 2 с резервуаром 4 навстречу профилированному наконечнику 3, закрепленному на основании 6 (для обеспечения соосного перемещения могут быть использованы направляющие, на фиг.7 не показаны).

В гидродинамическом тормозном устройстве в примере выполнения, приведенном на фиг.8, на наружную торцевую поверхность открытой части цилиндрического резервуара 4 соосно установлено кольцо 11, поперечное сечение которого в виде прямоугольной трапеции ориентировано так, что большее основание кольца 11 примыкает к наружной торцевой поверхности резервуара 4, а диаметр отверстия, образованного острой кромкой кольца 11, меньше диаметра внутренней боковой поверхности резервуара 4, причем площадь кольцевого зазора между наконечником 3 и острой кромкой кольца 11 меньше площади кольцевого зазора между внутренней боковой поверхностью резервуара 4 и наконечником 3.

Гидродинамическое тормозное устройство, изображенное на фиг.1, работает следующим образом.

Прежде всего, определяются параметры устройства для формирования импульса ускорения заданной формы и максимального уровня при испытании конкретного изделия. Для работы устройства принудительно или за счет свободного падения придают испытываемой сборке соответствующую начальную скорость V. Величину этой скорости определяют путем интегрирования во времени импульса ускорения

где τ - полная длительность заданного импульса ускорения.

Интегрированием во времени зависимости для скорости испытываемой сборки в процессе торможения

определяют длину h профилированной части наконечника 3

Исходя из определенной таким образом длины профилированной части наконечника и принятого миделя (диаметра) наконечника определяются размеры резервуара 4.

Чтобы определить профиль наконечника 3, который бы обеспечивал заданные для испытываемой сборки параметры формируемого импульса ускорений, рассмотрим уравнение движения бойка 2 с наконечником 3 и объектом испытаний 1 суммарной массы m, которое в соответствии с третьим законом Ньютона принимает вид:

Выражение для тормозящей наконечник 3 гидродинамической силы Р(х), при условии безразрывного истечения из резервуара несжимаемой ньютоновской (без внутреннего трения) жидкости, приведено в работе [Козлов А.В. Принципы и расчеты гидравлических камер линейных ускорителей. - "Инж. сб.", изд-во АН СССР, 1961, т. XXXI.]:

Тогда уравнение движения (6) принимает вид

из которого и получаем выражение (2) для безразмерной функции профиля наконечника ψ(x).

Для конкретных условий испытаний необходимо обычно задаваемые на практике зависимости от времени t ускорения и скорости в центре масс нагружаемой системы с помощью полученной аналитическим или численным способом обратной функции t(x) перевести к зависимости от перемещения x: и и подставить в выражение (2) для безразмерной функции профиля ψ(х), а затем выполнить профиль наконечника в соответствии с соотношением (1).

Объект испытания 1 закрепляют на бойке 2. В случае выполнения устройства в соответствии с фиг.1 наконечник 3 хвостовой частью закрепляют на бойке 2. Полученная сборка, предварительно разогнанная до определенной по (3) начальной скорости V, внедряется в резервуар 4, из которого содержащаяся в нем жидкость 5 истекает в виде струи 7. За счет сил инерции жидкости 5 при прохождении ее через кольцевой зазор между наконечником 3 и калиброванным отверстием резервуара 4 в резервуаре с жидкостью возникает давление, под воздействием которого наконечник 3 с бойком 2 и объектом испытаний 1 тормозятся.

Один и тот же профиль наконечника, при сохранении плотности рабочей жидкости и массы испытываемой сборки, может быть использован для создания импульсов ускорения с разными параметрами. Это возможно потому, что при отклонении в эксперименте от необходимой для формирования заданного импульса ускорения начальной скорости V наконечника не происходит изменения формы импульса, но фактические его параметры (отмечены звездочкой) меняются в соответствии со следующими соотношениями:

- для максимума ускорения

где W - фактическая скорость наконечника при внедрении в резервуар с жидкостью;

- для длительности импульса

(см. фиг.10).

Приведенные соотношения справедливы и для экспоненциально убывающего импульса ускорения

(см. фиг.11), для которого теоретически не существует ограничения по длительности, но имеется параметр τ - характерное время экспоненты, за которое происходит уменьшение нагрузки в е≈2,718 раза.

Резкий недопустимый всплеск нагрузки на объекте испытаний 1, вызываемый соприкосновением полученного из соотношения (1) плоского носка наконечника 3 со свободной поверхностью жидкости 5 в резервуаре 4 (см. фиг.4), может быть предотвращен установленным на носке наконечника 3 конусом 9 (см. фиг.3 и 5). Формируемая круглым конусом 9 струя жидкости 7 обеспечивает центрирование наконечника 3 относительно резервуара 4 как при неустановившемся процессе истечения жидкости из резервуара в начальный момент внедрения наконечника 3 в резервуар 4, так и в процессе установившегося истечения жидкости при движении наконечника уже внутри резервуара. Выполнение образующей круглого конуса 9 по касательной к профилю наконечника 3 на заданном расстоянии от носка наконечника (в т.К на фиг.3) обеспечивает плавный переход истечения жидкости из нестационарной фазы в стационарную. Установка дополнительно круглого конуса 9 на наконечник 3 практически не влияет на форму и длительность фронта нарастания формируемой нагрузки из-за малой высоты круглого конуса и большой скорости его в момент внедрения в резервуар 4 с жидкостью 5.

При внедрении в резервуар 4 хвостовой части наконечника формируемый импульс ускорения может выйти за пределы (см. фиг.11), допускаемые стандартами, например рекомендациями МЭК [Основные методы испытаний электронной аппаратуры и ее элементов на воздействие внешних факторов. Часть 2. Испытания Е_а: удар. Рекомендации МЭК, публикация 68-2-27. Комитет по участию СССР в Международных энергетических объединениях, 1968]. Это может произойти из-за того, что трудно воспроизвести при изготовлении наконечника 3 заданный профиль его хвостовой части (в соответствии с соотношением (1)), имеющий большую кривизну (см. фиг.6). Увеличение фактического радиуса r(х) наконечника 3 в этом месте на величину Δr по сравнению с расчетным значением уменьшает кольцевой зазор между наконечником 3 и отверстием резервуара 4 (см. фиг.6) и может привести к недопустимому искажению формируемого импульса ускорения. Выполнение хвостовой части наконечника на заданном расстоянии х от его носка в виде цилиндра 10 заданной длины с радиусом, равным радиусу поперечного сечения наконечника в этой координате r_Ц=r(х), позволяет удержать форму и параметры создаваемого импульса в допускаемых стандартами пределах. Оптимальная длина цилиндрической части наконечника 10 составляет 0.1h. Она выбрана экспериментально и позволяет гарантированно погасить оставшуюся на этот момент скорость наконечника при меньшем ускорении, но на большем пути (см. фиг.6 и фиг.12).

В примере выполнения гидравлического тормозного устройства, приведенном на фиг.2, жидкость 5 в устанавливаемом под заданным углом α=0...90° к горизонту резервуаре 4 удерживается мембраной 8 до момента воздействия наконечника 3 или до соприкосновения с острой вершиной круглого конуса 9 наконечника 3. В момент касания мембраны 8 вершиной круглого конуса 10 происходит разрыв мембраны 8 и при внедрении в резервуар 4 с жидкостью 5 профилированного наконечника 3 образуется струя жидкости 7. Скорость внедряемого наконечника 3, а тем более образующейся струи 7 много больше скорости свободного истечения жидкости 5 из резервуара 4 в момент разрыва мембраны 8, поэтому образующаяся струя 7 жидкости неразрывна. Таким образом, условия формирования импульса ускорения практически не отличаются от тех, что имели место при размещении оси резервуара в вертикальном положении открытой частью вверх, как в примере выполнения устройства, приведенном на фиг.1.

В примере выполнения гидравлического тормозного устройства, приведенном на фиг.7, заглушенный мембраной 8 резервуар 4 с жидкостью 5, установленный на бойке 2 с закрепленным объектом испытания 1, движется с некоторой начальной скоростью V навстречу профилированному наконечнику 3, закрепленному на основании 6. При воздействии наконечника 3 или в момент касания вершиной круглого конуса 9 мембраны 8 происходит разрыв мембраны, и образовавшаяся струя жидкости 7 из резервуара 4 устремляется навстречу наконечнику 3, разбиваясь об основание 6. Такая конструкция устройства предотвращает паразитное влияние струи жидкости 7 на формируемый импульс ускорения, если габариты объекта испытаний 1 выходят за пределы миделя наконечника 3, как это могло иметь место в устройстве, выполненном по варианту на фиг.1.

В примере выполнения гидравлического тормозного устройства, приведенном на фиг.8, при внедрении наконечника 3 в резервуар 4 с жидкостью 5 обеспечивающий формирование импульса ускорения минимальный зазор между наконечником и отверстием в кольце 11 трапецеидальной формы находится на торцевой поверхности резервуара 4 за все время перемещения наконечника в резервуаре. Это происходит и в том случае, когда расположенный ближе к хвостовой части радиус наконечника r(х) меньше радиуса r_нр наконечника, расположенного ближе к его носовой части (см. фиг.8). Наконечник 3 может иметь такой профиль, если необходимо сформировать импульс ускорения с несколькими максимумами (см. фиг.9). Установка кольца 11 именно в положении примыкания к торцевой поверхности резервуара 4 большей стороной основания трапеции предотвращает возникновение боковой составляющей нагрузки на наконечник 3 от струи 7, истекающей из резервуара 4 жидкости при несоосности наконечника 3 и резервуара 4 на момент начала внедрения наконечника 3 в резервуар 4.

Далее приведен пример реализации гидродинамического тормозного устройства для нагружения испытываемой сборки в составе испытываемого изделия, бойка и наконечника суммарной массой m=250 кг полусинусоидальным импульсом перегрузки

длительностью τ=10 мс и с максимумом перегрузки n_max=100 (см. фиг.12).

Перегрузка определяется как отношение ускорения , действующего на тело, к ускорению свободного падения g=9.81 м/с², тогда для импульса ускорения получаем:

Чтобы воспроизвести такой импульс ускорения, необходимо испытываемую сборку предварительно разогнать до скорости

Если испытываемая сборка разгоняется за счет свободного падения, то соответствующая высота сброса Н определяется по формуле

В процессе торможения скорость сборки будет изменяться в соответствии с выражением (4), которое для рассматриваемого случая примет вид

а уравнение движения сборки запишется в следующем виде:

откуда при t=τ получаем длину h профилированной части наконечника

Принимаем, что в резервуар радиусом r=60 мм заливается в качестве жидкости вода плотностью ρ=1000 кг/м³.

Теперь для определения безразмерной функции профиля наконечника ψ(х), а затем и самого профиля r(х) необходимы зависимости от перемещения х ускорения и скорости которые задают ранее, как обычно, в виде временных зависимостей и Поскольку для (10) обратной функции в аналитическом виде не существует, то прибегнем к численному способу. Разбиваем всю длительность τ заданного импульса ускорения (8) с некоторым шагом на ряд значений и для этих значений времени t определяем соответствующие величины перемещений х по (10), ускорений по (8) и скоростей по (9). После этого получаем в численном виде зависимости и которые используем для вычисления безразмерной функции профиля наконечника ψ(x) по (2) и профиля r(x) по (1).

Определяем радиус наконечника в сечении, например, на расстоянии х=0.99h от его носка: r(0.99h)=59.90 мм. Выполняем хвостовую часть наконечника в виде цилиндра этого радиуса и длиной, например, 0.1h≈3 мм, что практически не изменит жесткость наконечника и не скажется на формируемом импульсе ускорения, но его будет достаточно для гашения остаточной скорости испытываемой сборки, которая при погружении наконечника в резервуар на выбранную глубину 0.99 h составляет ≈0.5 м/с, а перегрузка на испытываемой сборке в этот момент составяет ≈50 ед. При этом не произойдет выход формируемого импульса ускорения за допускаемые пределы (см. фиг.12).

Радиус основания круглого конуса на носке наконечника в координате х=0.01 h составит r(0.01h)=54.785 мм, а его высота h_k=8.7 мм. Откуда получаем угол полураствора конуса γ≈78°42′, а угол наклона образующей конуса к свободной поверхности жидкости в резервуаре будет равен β=11°18′. Конус при постоянной скорости V=6.24 м/с проникает в жидкость на полную свою высоту h_k=8.7 мм за время t≈1.4 мс и при этом для несжимаемой жидкости, с учетом подъема свободной поверхности за счет смачиваемости, на него действует сила F, выражение для которой приведено в книге [Согомонян А.Я. Проникание. Изд-во Московского университета, 1974]:

что составляет незначительную величину для испытываемой сборки массой 250 кг, которая не приведет к выходу формируемого импульса ускорения за допускаемые пределы (см. фиг.12) и которой можно пренебречь.

Приведенные параметры устройства вполне реализуемы на практике. Наконечник, профиль которого получен из соотношения (1) и модернизирован путем выполнения своей носовой и хвостовой части соответственно в виде дополнительного круглого конуса и цилиндра, обеспечивает получение импульса ускорения заданной формы и параметров.

Использование предлагаемого изобретения позволит обеспечить надежное и точное приложение к испытываемому изделию под заданным углом к горизонту импульсов ускорения с наперед заданными параметрами по форме и уровню.

1. Гидродинамическое тормозное устройство, содержащее основание, боек, выполненный с возможностью закрепления объекта испытания, профилированный наконечник, цилиндрический резервуар, заполненный жидкостью и выполненный с возможностью соосного ввода в него наконечника, отличающееся тем, что радиус поперечного сечения наконечника на расстоянии х от его носка выбран из следующего соотношения:

где r - радиус отверстия резервуара;

ψ(х) - безразмерная функция профиля наконечника, определяется из выражения:

где m - суммарная масса бойка, наконечника и объекта испытаний;

ρ - плотность жидкости в резервуаре;

S=π·r² - площадь отверстия резервуара;

a(х) - ускорение центра масс бойка, наконечника и объекта испытаний в зависимости от проникания в резервуар на величину х;

V(x) - скорость центра масс бойка, наконечника и объекта испытаний в зависимости от проникания в резервуар на величину х.

2. Гидродинамическое тормозное устройство по п.1, отличающееся тем, что профилированный наконечник закреплен хвостовой частью на бойке, а резервуар донной частью установлен на основании.

3. Гидродинамическое тормозное устройство по п.1, отличающееся тем, что на наружную торцевую поверхность открытой части резервуара установлена мембрана.

4. Гидродинамическое тормозное устройство по п.3, отличающееся тем, что продольная ось резервуара расположена под заданным углом к линии горизонта.

5. Гидродинамическое тормозное устройство по п.1, отличающееся тем, что носовая часть наконечника снабжена дополнительно круглым конусом, образующая которого совпадает с касательной к профилю наконечника на заданном расстоянии от его носка.

6. Гидродинамическое тормозное устройство по п.1, отличающееся тем, что хвостовая часть наконечника на заданном расстоянии от носка переходит в цилиндр заданной длины с радиусом, равным радиусу поперечного сечения наконечника в месте перехода.

7. Гидродинамическое тормозное устройство по пп.1, 5 и 6, отличающееся тем, что на наружную торцевую поверхность открытой части резервуара соосно установлено кольцо, поперечное сечение которого выполнено в виде прямоугольной трапеции и ориентировано так, что большее основание кольца примыкает к наружной торцевой поверхности резервуара, а диаметр отверстия, образованного острой кромкой кольца, меньше диаметра внутренней боковой поверхности резервуара, причем площадь кольцевого зазора между наконечником и острой кромкой кольца меньше площади кольцевого зазора между внутренней боковой поверхностью резервуара и наконечником.

8. Гидродинамическое тормозное устройство по п.3, отличающееся тем, что цилиндрический резервуар своей донной частью закреплен на бойке, а наконечник установлен на основании соосно резервуару.

9. Гидродинамическое тормозное устройство по пп.5, 6 и 8, отличающееся тем, что на наружную торцевую поверхность открытой части резервуара соосно установлено кольцо, поперечное сечение которого выполнено в виде прямоугольной трапеции и ориентировано так, что большее основание кольца примыкает к наружной торцевой поверхности резервуара, а диаметр отверстия, образованного острой кромкой кольца, меньше диаметра внутренней боковой поверхности резервуара, причем площадь кольцевого зазора между наконечником и острой кромкой кольца меньше площади кольцевого зазора между внутренней боковой поверхностью резервуара и наконечником.