Ударная труба совместного термомеханического действия

Авторы патента:

Чепрунов Александр Александрович (RU)

G01M7/00 - Испытание конструкций или сооружений на вибрацию, на ударные нагрузки (G01M 9/00 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2788508:

Федеральное государственное казенное учреждение "12 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано в наземных испытаниях конструкций летательных аппаратов, подвергающихся в процессе полета нагреву от аэродинамических и сопловых газовых потоков и последующему действию внешнего механического импульса давления от взрыва, потоков излучений и частиц различной физической природы. Устройство выполнено из параллельно расположенных стволов и соединено фланцевым соединением с общей переходной камерой, снабженной выходным соплом, расположенным напротив испытываемой конструкции с термопарами. Также устройство снабжено анализатором значений температур и логическим блоком для подрыва зарядов из пиротехнического и взрывчатого составов, установленных с открытого торца взрывной камеры в параллельных стволах. Технический результат заключается в расширении диапазона воспроизводимых параметров совместного термомеханического действия в ударных трубах взрывного действия. 1 ил.

В настоящее время известны способы и устройства для разогрева элементов конструкций летательных аппаратов с помощью термохимических генераторов, газоразрядных ламп, газовых горелок [1]. Они не позволяют воспроизводить на фоне разогрева конструкций действие внешнего механического импульса давления, при этом испытания к совместному действию являются необходимыми при создании средств защиты многих типов летательных аппаратов.

Известен также генератор для формирования цуга взрывных волн [2], который содержит небольшие по массе заряды взрывчатого вещества в ударной трубе, расположенные вдоль прямой линии с интервалами между зарядами, систему инициирования, обеспечивающую подрыв зарядов с заданным сдвигом во времени. Данное техническое решение является наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототипом). Недостатком прототипа является то, что устройство реализует программно-временное задание последовательности генерирования взрывных нагрузок без учета реакции испытываемой преграды на воздействие.

Технический результат изобретения направлен на расширение диапазона воспроизводимых параметров совместного термомеханического действия в ударных трубах взрывного действия.

Технический результат достигается тем, что взрывная камера ударной трубы выполнена из параллельно расположенных стволов и соединена фланцевым соединением с общей переходной камерой, снабженной выходным соплом, расположенным напротив испытываемой конструкции с термопарами, а также снабжена анализатором значений температур и логическим блоком для подрыва зарядов из пиротехнического и взрывчатого составов, установленных с открытого торца взрывной камеры в параллельных стволах.

Схема реализации предлагаемой ударной трубы для воспроизведения совместного импульсного нагрева и давления представлена на Фиг. 1, где 1 - многоствольная ударная труба, которая представляет собой набор из параллельно расположенных стволов 2 в съемной многозарядной взрывной камере 4, которая соединена фланцевыми соединениями 3 с общей переходной камерой 5, снабженной выходным соплом 6, при этом конусность выходного сопла определяет пространственное распределение нагрузки на установленной напротив него испытываемой преграде 7 с термопарами 8.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Взрывная камера с открытого конца снаряжается зарядами из пиротехнического 9 и взрывчатого 10 состава. Сферические заряды взрывчатого вещества размещаются на пенопластовых вкладышах 11 для уменьшения действия взрыва на стенки ударной трубы. Для формирования высокотемпературной струи от продуктов сгорания пиротехнического заряда (повышения темпа нагрева) труба снабжена выходным соплом 6. Затем инициируется капсюлем-воспламенителем 14 пиротехнический заряд. Проводится анализ реакции преграды на тепловое воздействие и по его результатам определяется временной сдвиг между импульсами внешнего нагрева и давления. Параметры разогрева преграды (время, температура, профиль по толщине) регистрируются термопарами 8, соединенные с анализатором значений температуры 12, который управляет через логический блок подрыва 13 моментами инициирования зарядов взрывчатого вещества электродетонаторами 15. Подрыв одного заряда в параллельных стволах взрывной камеры не нарушает сохранность другого заряда, при этом с помощью логического блока задержки сигналов на последующий подрыв заряда определяется интервал времени в тандеме теплового и механического испытательного воздействия. В устройстве разделяется тепловой и взрывной импульсы во времени путем их разновременного подрыва, а профилированный канал трубы используется дважды: сначала для создания высокотемпературной струи продуктов сгорания пиротехнического заряда, обтекающей и нагревающей испытываемую преграду, а затем для формирования ударной волны, воздействующей на ее поверхность.

Выполнение многоствольной взрывной камеры съемной за счет фланцевого соединения с общей камерой позволяет проводить ее замену в разной конфигурации (количеством, длиной, диаметром стволов).

Технология нагрева преград высокотемпературной струей продуктов сгорания пиротехнического состава, обтекающей и нагревающей испытуемый объект, а затем формирование механического импульса давления, воздействующего на поверхность нагрева летательного аппарата, подрывом заряда взрывчатого вещества, прошла экспериментальную проверку. Преимущества пиротехнического нагрева: высокая концентрация энергии и высокая скорость ее выделения и передачи нагреваемой преграде, нагрев материалов до их плавления (изменения фазового состояния) с дозированным подводом тепла от продуктов сгорания к нагреваемой конструкции. Ударная труба с пиротехническим и взрывчатым составом являются гибким средством создания динамического нагрева и импульсных давлений на элементах летательных аппаратов. При этом за счет теплопроводности конструкционных материалов воспроизводится неравномерный по толщине конструкций нагрев с последующим действием механической нагрузки в области повышенной температуры с числом импульсов, определяемых количеством параллельных стволов в сменной взрывной камере трубы. Длительность механического импульса давления изменялась при последовательном синхронизированном подрыве нескольких зарядов взрывчатого вещества в стволах трубы за счет наложения ударных волн. Предложенный компактный термомеханический взрывной генератор существенно расширяет технические возможности существующих ударных труб и позволяет:

1. Моделировать однократное (тепловое или механическое), совместное (одновременное или последовательное термомеханическое) воздействие.

2. Воспроизводить тандем из теплового и механического импульсов с заданным интервалом между ними, а также многократное тепломеханическое действие на преграды.

3. Нагружать материалы в моменты времени соответствующие экстремальным значениям их реакций на тепловое воздействие без предварительного теоретического определения этих характеристик.

4. Проводить наземную стендовую отработку конструкций летательных аппаратов, имеющих сложную форму.

Испытания конструкций к комплексному термомеханическому действию являются необходимыми при создании летательных аппаратов, при этом может быть осуществлено механическое воздействие в моменты их максимального нагрева при отсутствии априорной информации о реакции на нагрев. В ударной трубе использован инновационный подход, основанный на использовании в рамках единой конструкции новейших технологий воспроизведения разогрева пиротехническими составами и взрывной генерации механического импульса, что значительно расширяет возможности решения задач материаловедения.

Источники информации

1. Книга Физика ядерного взрыва, том. 3 Воспроизведение факторов взрыва / М., Физматлит, 2013, 472 с., стр. 393-412.

2. Патент на изобретение №2226259 от 22.04.2002 г. «Генератор воздушной ударной волны».

Ударная труба совместного термомеханического действия, содержащая взрывную камеру, заряды из пиротехнического и взрывчатого составов, систему инициирования, программное устройство для управления взрывом, отличающаяся тем, что взрывная камера ударной трубы выполнена многоствольной из параллельно расположенных стволов и соединена фланцевым соединением с общей переходной камерой, снабженной выходным соплом, расположенным напротив испытываемой конструкции с термопарами, а также снабжена анализатором значений температур и логическим блоком для подрыва зарядов из пиротехнического и взрывчатого составов, установленных с открытого торца взрывной камеры в параллельных стволах.

Жёсткий барьер составного препятствия относится к средствам обеспечения испытаний автомобилей на удар. Барьер содержит зеркало, выполненное в виде прямоугольной, в плане, плиты, сформированной с возможностью встречи, с 25% фронтальным перекрытием, с частью испытываемого автомобиля, первую и вторую опоры основания, выполненные с возможностью интеграции барьера с базой составного препятствия, а также расположенный между опорами основания и зеркалом интерфейс.

Способ испытаний на высокоинтенсивные ударные воздействия приборов и оборудования // 2787813

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к испытаниям на высокоинтенсивные ударные воздействия приборов и оборудования и может быть использовано для испытаний приборов и оборудования в авиационной и ракетно-космической технике. Способ заключается в выборе стенда в соответствии с требованиями по созданию нагрузок в месте крепления объекта испытаний, нагружении объекта испытаний ударным воздействием с последующим получением требуемых ударных спектров ускорений в контрольных точках.

Способ динамических испытаний конструкций и систем на механические и электронные воздействия // 2787559

Изобретение касается способа динамических испытаний конструкций и систем на механические и электронные воздействия и может быть использовано при динамических испытаниях механических конструкций различного назначения и электронного оборудования на динамические механические, электромагнитные и иные динамические воздействия для определения их надежности в процессе эксплуатации.

Способ мониторинга технического состояния пролетного строения моста // 2786609

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и предназначено для мониторинга технического состояния и диагностики пролетных строений мостовых переходов. Способ реализуется посредством осуществления периодического или непрерывного мониторинга технического состояния пролетного строения моста, включающего опрос установленного на конструкциях сооружения измерительного оборудования, преобразование полученной информации и ее передачу в диспетчерский пункт, где происходит автоматизированная оценка технического состояния сооружения, определяемого по результатам сравнения измеренных параметров с заранее вычисленными и введенными в память системы сигнальными уровнями, а также по изменению во времени контрольных инвариантных параметров: отношение напряжений в верхних поясах к напряжениям в нижних поясах; отношение напряжений в однотипных симметричных элементах пролетного строения; отношение выкатки опорных частей к температуре металлоконструкций пролетного строения; отношение перемещений симметричных узлов левой и правой ферм.

Роботизированный способ ресурсных испытаний беспилотных воздушных судов вертикального взлета и посадки // 2784677

Изобретение относится к области прочностных испытаний натурных конструкций для определения ресурса беспилотных воздушных судов вертикального взлета и посадки, тренажеров и их элементов. На объекте испытаний монтируют тензодатчики и виброизмерительные преобразователи на элементах конструкции объекта, что и в летных испытаниях, при помощи адаптера закрепляют объект испытаний к подвижному фланцу промышленного робота, моделируя условия свободного полета.

Способ виброиспытаний объекта на электродинамическом вибростенде // 2784480

Изобретение относится к области испытаний объектов на динамические воздействия. Способ виброиспытаний объекта (ОИ) на электродинамическом вибростенде включает синтезирование исходного временного сигнала виброударного нагружения, которое проводят путем суммирования гармоник из заданного испытательного диапазона, последующее воспроизведение синтезированного исходного временного сигнала в качестве опорного временного профиля производят с автоматическим управлением обратной связью системой «усилитель-вибростенд», при этом сбор временных данных в выбранных контрольных точках ОИ осуществляют интерактивно с последующим вычислением оператором передаточных функций, характеризующих влияние системы «усилитель-вибростенд-переходное приспособление-ОИ» для выбранной точки, синтезированием скорректированного временного сигнала, при воспроизведении которого как опорного временного профиля на вибростенде в выбранной контрольной точке ОИ реализуют виброударную нагрузку с параметрами, отвечающими требованиям исходных данных.

Стенд для испытаний на высокоинтенсивные ударные воздействия приборов и оборудования // 2783820

Изобретение относится к стендам для испытаний приборов и оборудования на ударные воздействия высокой интенсивности и может быть использовано при испытаниях на ударные воздействия приборов и оборудования для авиационной, ракетной и космической техники. Для проведения испытаний применяется стенд, состоящий из молота, подвески молота, поворотной траверсы, станины, фиксирующего устройства, виброизолирующих прокладок, регистрирующих датчиков, наковальни.

Система и способ мониторинга гидроциклона // 2782726

Раскрыта система мониторинга гидроциклона. Система мониторинга гидроциклона содержит гидроциклон, содержащий разделительную камеру, имеющую впускной элемент для подачи вводимой смеси в разделительную камеру и первый и второй выпускные элементы для выпуска потоков соответствующих первого и второго компонентов смеси из разделительной камеры.

Способ выявления синусоидальной и случайной вибраций в составе смешанного вибрационного процесса, измеряемого на летательном аппарате // 2782683

Изобретение относится к области измерительной техники, конкретно к вибрационным измерениям, выполняемым в процессе сертификационных испытаний летательных аппаратов (ЛА). В способе производят измерение вибраций с помощью вибропреобразователей в разных точках конструкций на летательном аппарате в диапазоне частот, обработку материалов измерений с получением спектральной плотности мощности амплитуд виброускорения, формирование графика спектральной плотности мощности амплитуд виброускорения в диапазоне частот с шагом по частоте, обеспечивающим получение точной частотной структуры вибрационного процесса, удовлетворяющей требованиям нормативных документов по сертификации JIA, с определением частот дискретных составляющих на графике с резко выделяющимися уровнями амплитуд виброускорения.

Пиротехническое устройство для создания ударных воздействий // 2781094

Данное изобретение относится к области испытаний на ударные воздействия и может быть использовано в первую очередь при проведении испытаний на высокоинтенсивные ударные воздействия различных устройств, приборов и оборудования. Техническим результатом изобретения является возможность более точного воспроизведения ударной нагрузки.