Способ испытания обтекателей из хрупких материалов



Способ испытания обтекателей из хрупких материалов
Способ испытания обтекателей из хрупких материалов
Способ испытания обтекателей из хрупких материалов

 


Владельцы патента RU 2580265:

Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г.Ромашина" (RU)

Изобретение относится к испытанию керамических обтекателей летательных аппаратов на разрушение. Способ включает создание избыточного давления во внутренней полости обтекателя. Предварительно на наружной поверхности обтекателя монтируют упругий перфорированный прозрачный чехол, на внутреннюю поверхность которого нанесен липкий слой, обеспечивающий возможность фиксации осколков обтекателя при его разрушении, и перфорированный защитный кожух, при этом пространство между наружной поверхностью упомянутого чехла и внутренней поверхностью кожуха заполняют резиновым материалом. Липкий слой на внутреннюю поверхность упругого чехла может быть нанесен двусторонним скотчем. Может быть использован резиновый материал в виде шариков. Обеспечивается возможность восстановления картины разрушения обтекателя при проведении опрессовки. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к технике наземных испытаний элементов летательных аппаратов.

В настоящее время для 100% контроля обтекателей ракет из хрупких материалов, например из керамики, применяется опрессовка обтекателя изнутри газом или жидкостью при давлениях, эквивалентной 60% силовой нагрузки. Способ достаточно прост, но имеет существенный недостаток - мало информативен. По этой причине практически невозможно прогнозировать поведение обтекателя после 60% силовой нагрузки. Кроме того, при разрушении конструкции обтекатель разлетается на куски и невозможно восстановить картину разрушения для определения координат начала разрушения.

Частично, перечисленные недостатки устранены в способе, описанном в источнике информации (Фокин В.И. Совершенствование методов и средств наземных статических испытаний конструкций головных обтекателей летательных аппаратов. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, Самара - 2009, с. 1-16).

Способ, описанный в работе Фокина В.И., заключается в создании избыточного давления во внутренней полости керамического обтекателя с синхронной регистрацией измерения зазора между торцом керамической оболочки и кольцом металлического шпангоута в процессе нагружения. В данном способе в основном оценивается прочность узла соединения.

Основным недостатком способа является то, что при разрушении оболочки из хрупкого материала в результате остается кучка осколков, из которых трудно, а в ряде случаев невозможно собрать оболочку, чтобы восстановить рисунок распространения трещин. Это важно при анализе результатов испытаний.

Наиболее близким по технической сущности является способ, описанный в патенте №2466371. В данном способе увеличена эффективность контроля узла соединения за счет контроля механических свойств непосредственно на натурном обтекателе, однако прототип имеет тот же недостаток, что и предыдущие аналоги - при разрушении испытуемого обтекателя теряется часть информации из-за разлета осколков оболочки. Кроме того, из-за случайного взаимодействия осколков обтекателя при разрушении с защитным кожухом к последнему предъявляются большие требования по прочности. Обычно, испытания на опрессовку керамических обтекателей проводят в бронекамере.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в уменьшении энергии разлета осколков при разрушении и автоматической сборке оболочки после разрушения для восстановления рисунка распространения трещин.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе испытания керамических обтекателей летательных аппаратов на разрушение, включающем создание избыточного давления во внутренней полости обтекателя, отличающемся тем, что предварительно на наружной поверхности обтекателя монтируют упругий перфорированный прозрачный чехол, на внутреннюю поверхность которого нанесен липкий слой, обеспечивающий возможность фиксации осколков обтекателя при его разрушении, и перфорированный защитный кожух, при этом пространство между наружной поверхностью упомянутого чехла и внутренней поверхностью кожуха заполняют резиновым материалом, например, в виде резиновых шариков.

При разрушении оболочки из хрупкого материала большая часть потенциальной энергии сжатого газа преобразовывается в кинетическую энергию осколков. Полную кинетическую энергию i-го осколка можно выразить формулой

где Si - площадь осколка, на котором действует давление газа; P(h) - давление газа на осколок в интервале от 0 до h; Е - модуль упругости демпфирующего материала между наружной поверхностью обтекателя и стенкой защитного кожуха; h - путь, пройденный осколком до полного преобразования потенциальной энергии сжатого газа в кинетическую.

При отсутствии демпфирующего материала между наружной поверхностью обтекателя и стенкой защитного кожуха формула (1) принимает вид

В этом случае вся потенциальная энергия сжатого газа преобразовывается в кинетическую энергию i-го осколка.

Так как величина площади взаимодействия осколка с защитным кожухом имеет случайный характер, то требования к прочности последнего велики. По этой причине такие испытания проводят в бронекамерах. Кроме того, при взаимодействии керамических осколков с защитным кожухом они претерпевают дополнительные разрушения, которые не дают возможность восстановить исходную картину разрушения.

Из формулы (1) видно, что если пространство между наружной поверхностью и защитным кожухом заполнить демпфирующим (резиновым) материалом, то можно снизить кинетическую энергию осколков. Упругие свойства демпфирующего материала могут быть выбраны из условия

где Н - расстояние между наружной поверхностью обтекателя и защитным кожухом; d - перемещение наружной поверхности оболочки при максимальном давлении до разрушения обтекателя.

Подбором свойств демпфирующего слоя можно довести кинетическую энергию осколков при разрушении до нуля. Это дает возможность снизить требования к прочности защитного кожуха, так как защитный кожух при разрушении обтекателя взаимодействует только с демпфирующим слоем.

Для того чтобы сохранить картину распространения трещин в керамической оболочке с целью выявления начала разрушения, внутренняя часть упругого прозрачного чехла выполняется липкой, например из двустороннего скотча. В этом случае, при разрушении керамической оболочки, осколки, контактируя с липким слоем, фиксируются, а взаимодействуя с демпфирующей средой, возвращаются назад в исходное положение, что дает возможность восстановить первоначальную картину разрушения.

На фигуре представлена сборка обтекателя по предложенному способу. Цифрой 1 обозначен обтекатель, на котором монтируется упругий чехол 2 с липким слоем 3 на внутренней поверхности, пространство между наружной поверхностью обтекателя 1 и защитным кожухом 5 заполняется упругим (демпфирующим) материалом 4. Для герметизации внутренней полости керамического обтекателя 7 применяется заглушка 6.

Сборка работает следующим образом. При разрушении обтекателя 1 часть сжатого газа (при расширении) действует на осколки, а часть через отверстия перфорации в упругом чехле и отверстия 8 в защитном кожухе выходит в атмосферу. Осколки под действием сжатого газа взаимодействуют с демпфирующим материалом 4 через упругий чехол 2 с нанесенным липким слоем 3 и отдают часть своей кинетической энергии демпфирующему материалу 4. Так как осколки фиксированы липким слоем к упругому чехлу 2, то при уменьшении давления чехол вернется в исходное состояние вместе с осколками. Тем самым происходит восстановление первичной картины распространения трещин при разрушении обтекателя. После снятия демпфирующего материала 4 через прозрачный упругий чехол 2 первичная картина разрушения проявляется.

Предлагаемый способ может найти широкое применение при проведении опрессовки обтекателей ракет из керамических материалов.

1. Способ испытания керамических обтекателей летательных аппаратов на разрушение, включающий создание избыточного давления во внутренней полости обтекателя, отличающийся тем, что предварительно на наружной поверхности обтекателя монтируют упругий перфорированный прозрачный чехол, на внутреннюю поверхность которого нанесен липкий слой, обеспечивающий возможность фиксации осколков обтекателя при его разрушении, и перфорированный защитный кожух, при этом пространство между наружной поверхностью упомянутого чехла и внутренней поверхностью кожуха заполняют резиновым материалом.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что липкий слой на внутреннюю поверхность упругого чехла наносят двусторонним скотчем.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют резиновый материал в виде шариков.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к «Физике материального контактного взаимодействия» и касается возможности достижения равномерного напряженно-деформированного состояния в зоне контакта двух материальных сред.

Изобретение относится к области «Физики материального контактного взаимодействия» и касается определения границ упругого состояния материальной среды в массиве.

Изобретение относится к компактному зажимному устройству (50) для трубы, пригодному для использования в установке для гидравлических испытаний под давлением с целью контроля качества трубы, полученной электросваркой методом сопротивления.

Изобретение относится к «физике материального взаимодействия», конкретно к способу определения модуля Eо общей деформации и модуля Eупр упругости материальной среды в условиях гравитационного взаимодействия pб и влияния атмосферного давления .

Изобретение относится к способам определения прочности сцепления волокон в одноосноориентированных волокнистых композитных материалах, применяемых в строительных конструкциях и изделиях.

Использование: для тестирования истинной прочности или жесткости твердых или сверхтвердых компонентов, используя акустическую эмиссию. Сущность изобретения заключается в том, что устройство тестирования на основе акустической эмиссии содержит тестируемый образец, включающий твердую поверхность, акустический датчик, индентор, соединенный с твердой поверхностью, и нагрузку.

Изобретение относится к области исследования и анализа твердых материалов путем определения их прочностных свойств, а именно определения коррозии и трещин в металлических запорных элементах - напорных клапанах высокого давления гидрорезного оборудования в процессе их циклического нагружения во время работы насоса, и может быть использовано для оценки их работоспособности.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано в строительной отрасли. Предлагаемый способ заключается в том, что предварительно выявляют место наибольшей осадки фундамента здания.

Изобретение относится к лабораторному моделированию в геофизике с применением электрогидравлического, программно управляемого пресса и может быть использовано для исследований процессов разрушения горных пород с целью отработки методик и алгоритмов прогнозирования сейсмической опасности в природных массивах.

Изобретение относится к испытательной технике. Призматический образец имеет форму призмы, продольную и поперечную плоскости симметрии, два боковых выступа, расположенных продольно, по концам призмы - опорные поверхности, а в центральной ее части - поверхность нагружения поперечной испытательной нагрузкой.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к способам определения статического дисбаланса ротора на балансировочных ножах, и может быть использовано для статической балансировки различных роторов.

Изобретения относятся к машиностроению, а именно к способам и устройствам определения координат центра масс преимущественно крупногабаритных изделий. Способ заключается в том, что изделие устанавливают на переходник, шарнирно установленный на трех опорах, и уравновешивают изделие с переходником путем приведения в состояние неустойчивого равновесия относительно оси наклона, проходящей через шарниры первых двух опор.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к устройствам для испытаний сепарационного оборудования, используемого для процессов добычи и подготовки газа в нефтегазовой отрасли.

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации атомных электрических станций и, в частности, к периоду преднапряжения, испытания и последующей эксплуатации герметичных защитных оболочек реакторных отделений с реактором.

Изобретение относится к измерительной и испытательной технике, в частности к способам определения тензора инерции тела. Сущность предлагаемого способа заключается в определении массы тела, координат центра масс и шести осевых центральных моментов инерции, по которым определяется тензор инерции тела.

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано для исследования сыпучих свойств геоматериалов. Устройство представляет собой сварную конструкцию башенного типа, устанавливаемую на верхней предварительно спланированной площадке отработанного карьера с обеспечением вертикальной устойчивости.

Заявляемое изобретение относится к авиационной технике, а именно к способам и устройствам определения центра масс летательного аппарата (ЛА) в полете. Способ основан на измерении параметров полета летательного аппарата.

Изобретение относится к способам автоматизации подавления вибраций и может быть использовано, в частности, для подавления вибраций помольно-смесительных агрегатов.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к наземным испытаниям механизмов, предназначенных для работы в невесомости, и может быть использовано для обезвешивания крупногабаритных трансформируемых конструкций.

Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано при установке и снятии с испытательных стендов (ИС) ступеней ракет-носителей (РН). Устройство для установки ступени РН на ИС и снятия ступени РН с ИС содержит ИС с основанием с ограничителями, подвижными цапфами с фиксаторами, приемной платформой с компенсирующей прокладкой из резины, и агрегатной рамой с силовой фермой с блоком и подъемным оборудованием в виде лебедки с реверсивным электроприводом, транспортную тележку (ТТ) с передним и задним опорными узлами, балластной емкостью со штуцерами для подсоединения к ним шлангов подачи и слива жидкости, технологические приспособления на ступени РН, подъемное оборудование, кронштейны с проушинами и упорами.

Изобретение относится к области пилотируемых широкофюзеляжных самолетов гражданского назначения. Фюзеляж самолета содержит носовую часть с кабиной управления, широкий и плоский корпус с боковыми иллюминаторами в стенке пассажирского салона, хвостовую часть с оперением и шасси.
Наверх