Устройство для нагружения объектов воздушной ударной волной

Изобретение относится к области прикладной газовой динамики, а именно к устройствам для регулирования параметров избыточного давления воздушной ударной волны в канале ударной трубы, и предназначено для нагружения объектов воздушной ударной волной с заданным избыточным давлением. Устройство содержит ударную трубу с открытым и закрытым торцами для размещения объекта испытаний, источник ударной волны, экран для гашения ударных волн. Экран выполнен в виде жестких пластин, закрепленных за открытым торцом ударной трубы перпендикулярно ее оси, при этом пластины имеют соосные ударной трубе и равные внутреннему контуру ударной трубы отверстия, а дальняя от открытого торца ударной трубы пластина отверстия не имеет, кроме того, пластины закреплены с зазором между собой и открытым концом ударной трубы. Технический результат - обеспечение возможности нагружения объектов воздушной ударной волной в ударных трубах с заданным избыточным давлением при увеличении эффективности процесса регулировки и расширения диапазона регулировки его параметров, при упрощении устройства при его применении. 2 ил.

 

Предлагаемое устройство относится к области прикладной газовой динамики, а именно, к устройствам для регулирования параметров избыточного давления воздушной ударной волны (ВУВ) в ударной трубе (УТ) и предназначено для нагружения объектов ВУВ в ударных трубах.

Известно влияние на ВУВ в каналах, горных выработках устройств в виде местных сопротивлений, когда между местным сопротивлением и ВУВ происходит сложный процесс взаимодействия, приводящий чаще всего к ослаблению [1] и реже к усилению [2] ее параметров.

Известно влияние на ВУВ в горных выработках устройств в виде искусственных преград, когда механизм действия ВУВ существенно меняется, если преграда имеет конечные размеры [3].

Недостатком этих устройств является обязательное наличие каналов большой протяженности, что приводит к сложности их реализации. Выполнение местных сопротивлений и преград в каналах требует временных затрат, что приводит к снижению эффективности процесса регулировки параметров избыточного давления ВУВ для нагружения объектов.

Известно устройство, реализующее способ имитации давления ядерного взрыва, описанный в патенте США «Имитатор давления ядерного взрыва», №3495455, G01M 9/00, 17.02.70. Во взрывные камеры, соединенные с УТ (волноводом), помещают заряды ВВ и осуществляют их подрывы или одновременно, или для организации цуга ударных волн с заданным временным интервалом. Расширяясь, газообразные продукты детонации зарядов ВВ затекают в УТ через перфорированную дроссельную пластину, при помощи которой понижают давление и выравнивают по сечению в ней скорость и расход газа, формируя, таким образом, плоские фронты ударных волн с выраженной положительной фазой. Размещением на открытом торце ударной трубы заглушки в форме сеточных экранов (волногасителя) обеспечивает спад давления в волноводе и исключает отражение ударных волн и влияние на них атмосферы со стороны открытого торца ударной трубы.

К недостаткам данного устройства, реализующего способ, можно отнести отсутствие возможности регулирования сеточных экранов (волногасителя) и как следствие формирование заданного избыточного давления ВУВ для нагружения объектов.

В качестве прототипа выбрано «Устройство для нагружения объектов ВУВ» (Патент 2217723 от 27.11.2003 г.), содержащее УТ с открытым и закрытым торцами для размещения объекта испытаний, источник ВУВ, экран, выполненный в виде гибких элементов закрепленных вертикально и горизонтально, заслонки, перекрывающие поперечное сечение расположенные на открытом торце УТ для гашения ВУВ а так же парус, установленный на заданном расстоянии от открытого торца ударной трубы, и соединенный стропами с заслонками для быстродействия их закрытия.

Недостатком является то, что прототип обладает подвижными, под действием ВУВ, гибкими элементами экрана, заслонками, парусом. Это усложняет как изготовление, так и эксплуатацию устройства, снижает эффективность процесса регулировки положительной фазы избыточного давления ВУВ с помощью экрана для достижения заданного характера нагружения объекта.

Технической проблемой является создание устройства для нагружения объектов в канале УТ при увеличении эффективности регулировки положительной фазы избыточного давления ВУВ и расширения диапазона регулировки положительной фазы избыточного давления ВУВ при помощи экрана с целью нагружения объекта ВУВ с заданными параметрами, а также, упрощения устройства.

Технический результат предлагаемого решения достигается тем, что в известном устройстве регулировка положительной фазы избыточного давления ВУВ осуществляется перекрытием открытого торца УТ экраном состоящим из гибких элементов, подвижных заслонок и паруса, а особенностью предлагаемого устройства является то, что экран выполнен в виде жестких пластин закрепленных со стороны открытого торца УТ перпендикулярно ее оси, при этом в пластинах выполнены соосные УТ, равные внутреннему контуру УТ отверстия, а дальняя от открытого торца УТ пластина отверстия не имеет, кроме того, пластины закреплены с зазором между собой и от открытого торца УТ.

Увеличение эффективности процесса регулировки положительной фазы избыточного давления ВУВ, в отличие от прототипа где процесс регулировки связан с перекрытием, после воздействия первой ВУВ на объект, открытого торца УТ экраном, является следствием многостадийности ударно-волновых процессов связанных с взаимодействием прямых и отраженных волн с неподвижными пластинами экрана и друг с другом, а так же за счет явления диссипации части энергии ВУВ через зазоры экрана.

Расширение диапазона регулировки положительной фазы избыточного давления ВУВ с помощью экрана осуществляется как за счет изменения величины его зазоров, так и за счет изменения толщины и количества пластин с отверстиями.

Упрощение устройства достигается за счет исключения подвижных, под действием ВУВ, гибких элементов экрана, заслонок, паруса и заменой их неподвижными, во время прохождения ВУВ, пластинами со стороны открытого торца УТ.

Пример осуществления устройства изображен на фиг 1. УТ диаметром 80 мм представлена источником ударной волны - камерой высокого давления 1 с закрытым торцом, камерой низкого давления 3 с открытым торцом разделенные мембраной 2 выполненной из лавсановой (майларовой) пленки толщиной 40 мкм. Экран, за открытым торцом УТ, представлен в виде четырех пластин с отверстиями 4 и пластины без отверстия 5, расположенных с зазором L с помощью жестких связей - шпилек и датчиком 6 для регистрации параметров ВУВ в месте расположения объекта испытаний.

Работает устройство следующим образом. При подаче и достижении давления газа Р, подаваемого в камеру высокого давления 1, величины ограниченной прочностью мембраны 2, мембрана разрушается. Разрушение мембраны приводит к соединению камер высокого и низкого давлений, что приводит к возникновению в экране ударно-волновых процессов и процесса диссипации энергии ВУВ, которые формируют ВУВ с заданными параметрами избыточного давления для нагружения объекта.

Технический результат - нагрузить объект с заданными параметрами избыточного давления ВУВ и упрощение устройства с помощью предлагаемого решения. На Фиг. 2 представлены примеры эпюр изменения параметров избыточного давления ВУВ полученные с помощью предлагаемого решения. В результате применения предлагаемого решения получены заданные параметры избыточного давления, длительности фазы избыточного давления, с наполнением фазы избыточного давления ВУВ в фиксированной точке от открытого конца ударной трубы на расстоянии 100 мм, регулируемые расстояниями L между четырьмя пластинами толщиной 8 мм, уровни которых заданы от 1 до 6 мм с шагом 1 мм, при прочих равных начальных условиях.

При попадании ВУВ в экран, в отличие от прототипа, происходят сложные ударно-волновые процессы и процесс диссипации энергии ВУВ, приводящие к эффектам в одном случае, увеличения длительности и наполнения положительной фазы избыточного давления воздействующей на объект испытания ВУВ при неизменном избыточном давлении - эпюры при расстоянии L между пластинами и открытым торцом ударной трубы 6, 5, 4 и 3 мм, в другом как увеличения длительности и наполнения положительной фазы избыточного давления воздействующей на объект испытания ВУВ так и увеличения избыточного давления - эпюры при расстоянии L между пластинами и открытым торцом ударной трубы 1 и 2 мм.

Таким образом, меняя осевые размеры экрана, предлагаемое решение позволяет нагружать объекты в ударной трубе ВУВ с заданными параметрами избыточного давления, при увеличении эффективности процесса регулировки положительной фазы избыточного давления ВУВ, расширении диапазона регулировки положительной фазы избыточного давления ВУВ и упрощении, при его применении.

Источники информации

1. В.Н. Архипов и др. Механическое действие ядерного взрыва. М., Физматлит, 2003 г., С. 369.

2. А.А. Гурин. Управление ударными воздушными волнами при взрывных работах. М., «Недра», 1978 г., С. 24.

3. Там же. С. 56.

Устройство для нагружения объектов воздушной ударной волной, содержащее ударную трубу с открытым и закрытым торцами для размещения объекта испытаний, источник ударной волны, экран для гашения ударных волн, отличающееся тем, что экран выполнен в виде жестких пластин, закрепленных за открытым торцом ударной трубы перпендикулярно ее оси, при этом пластины имеют соосные ударной трубе и равные внутреннему контуру ударной трубы отверстия, а дальняя от открытого торца ударной трубы пластина отверстия не имеет, кроме того, пластины закреплены с зазором между собой и открытым концом ударной трубы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к испытательной технике. Установка содержит пороховое разгонное устройство, включающее камору и ствол с поршнем, контейнер для размещения объекта испытаний, включающий переходник в виде трубы, установленной соосно со стволом.

Изобретение относится к испытательному оборудованию. Способ заключается в том, что на основании располагают дополнительные плиты с закрепленными на них виброизолируемыми объектами и настраивают регистрирующую аппаратуру, а на основании устанавливают два одинаковых бортовых компрессора для получения сжатого воздуха на борту летательного аппарата.

Изобретение относится к испытательному оборудованию. Устройство содержит основание, на котором расположены дополнительные плиты с закрепленными на них виброизолируемыми аппаратами и регистрирующая аппаратура, на основании установлена аппаратура летательных аппаратов, например два одинаковых бортовых компрессора для получения сжатого воздуха на борту летательного аппарата.

Изобретение относится к устройствам для исследования ударно-волновых явлений в конденсированных средах и может быть использовано для получения нестационарных затухающих ударных волн (волн Тейлора) в конденсированной среде (в частности, в воде).

Изобретение относится к испытательному оборудованию. Способ заключается в том, что на основании, на котором установлена аппаратура летательных аппаратов в виде двух одинаковых бортовых компрессоров для получения сжатого воздуха на борту летательного аппарата, один компрессор устанавливают на штатных резиновых виброизоляторах, а другой компрессор устанавливают на исследуемой двухмассовой системе виброизоляции, включающей в себя резиновые виброизоляторы и упругодемпфирующую промежуточную плиту с виброизоляторами, например, в виде пластин из полиуретана, которые также, как и штатные резиновые виброизоляторы компрессора, устанавливают на жесткой переборке, которую через вибродемпфирующую прокладку устанавливают на основании.

Изобретение относится к химическому и общему машиностроению, в частности к системам безопасности, предотвращающим развитие чрезвычайной ситуации. Технически достижимый результат - повышение эффективности защиты технологического оборудования и людских ресурсов от аварийных ситуаций путем возможности прогнозирования развития чрезвычайной ситуации при аварии на взрывоопасном объекте.

Изобретение относится к испытательному оборудованию. Стенд содержит основание, на котором расположены дополнительные плиты с закрепленными на них виброизолируемыми аппаратами, и регистрирующая аппаратура, на основании установлена аппаратура летательных аппаратов, например два одинаковых бортовых компрессора для получения сжатого воздуха на борту летательного аппарата.

Изобретение относится к испытательному оборудованию и может быть использовано для испытания систем виброизоляции. Способ заключается в том, что на основании располагают дополнительные плиты с закрепленными на них виброизолируемыми объектами, и настраивают регистрирующую аппаратуру, а на основании устанавливают два одинаковых бортовых компрессора для получения сжатого воздуха на борту летательного аппарата.

Изобретение относится к области испытательных и экспериментальных исследований по определению параметров элементов осколочного фронта различных боеприпасов. В способе применяют в качестве регистратора фактов пробития жесткую каркасную систему, состоящую из 6 квадратных рамок, выполненных из деревянного бруса квадратного сечения со стороной длиной 20 мм с прикрепленными к ним преградами из пенопласта или пенополиуретана со стороной длиной 1080 мм и толщиной 15 мм, разнесенных на равном расстоянии.

Изобретение относится к области взрывозащиты технологического оборудования. Стенд для исследований параметров взрывозащитных устройств содержит системы мониторинга и обработки полученной информации об опасной зоне, размещенный в испытательном боксе макет взрывоопасного объекта с установленным в нем взрывным осколочным элементом с инициатором взрыва, защитный чехол и поддон.

Изобретение относится к испытательной технике. Установка содержит пороховое разгонное устройство, включающее камору и ствол с поршнем, контейнер для размещения объекта испытаний, включающий переходник в виде трубы, установленной соосно со стволом.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытаний объектов на воздействие динамических нагрузок. Нагружающая установка содержит зарядную камеру с затвором.

Изобретение относится к устройствам, имитирующим метательные снаряды. Метательный снаряд для имитации столкновения с птицей содержит объемное тело с контуром столбчатой формы, имеющее передний конец и задний конец, отверстие, открытое на переднем конце, и полость, удлиненную от отверстия к заднему концу, при этом объемное тело выполнено из гелеобразного или желеобразного материала, причем отверстие закрыто опорным элементом, выполненным из материала, имеющего более низкую плотность по сравнению с гелеобразным или желеобразным материалом.

Изобретение относится к испытательному оборудованию. Это достигается тем, что в стенде для исследования систем виброизоляции, содержащем основание, на котором расположены дополнительные плиты с закрепленными на них виброизолируемыми аппаратами и регистрирующая аппаратура, на основании установлена аппаратура летательных аппаратов, например два одинаковых бортовых компрессора для получения сжатого воздуха на борту летательного аппарата, при этом один компрессор установлен на штатных резиновых виброизоляторах, а другой компрессор установлен на исследуемой двухмассовой системе виброизоляции, включающей в себя резиновые виброизоляторы и упругодемпфирующую промежуточную плиту с виброизоляторами, например, в виде пластин из полиуретана, которые, так же как и штатные резиновые виброизоляторы компрессора, установлены на жесткой переборке, которая через вибродемпфирующую прокладку установлена на основании, а на жесткой переборке, между компрессорами, закреплен вибродатчик, сигнал с которого поступает на усилитель и регистрирующую аппаратуру, например октавный спектрометр, работающий в полосе частот (Гц): 2; 4; 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000, а затем сравнивают полученные амплитудно-частотные характеристики от работы каждого из компрессоров и делают выводы об эффективности виброизоляции каждой системы, на которой они установлены.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к стендам для испытания изделий на виброударные воздействия. Устройство содержит фундамент, на котором размещено устройство формирования ударного импульса, поддон, закрепленный на копре с возможностью перемещения и соударения с устройством формирования ударного импульса.

Изобретение относится к области промышленной безопасности опасных производственных объектов и может быть использовано для определения зон поражения человека и повреждения объектов инфраструктуры от напорного воздействия струи газа при авариях с гильотинным разрывом газопроводов высокого давления.

Изобретение относится к испытательному оборудованию. Способ заключается в том, что на основании располагают дополнительные плиты с закрепленными на них виброизолируемыми объектами и настраивают регистрирующую аппаратуру, а на основании устанавливают два одинаковых бортовых компрессора для получения сжатого воздуха на борту летательного аппарата.

Изобретение относится к испытательному оборудованию. Устройство содержит основание, на котором расположены дополнительные плиты с закрепленными на них виброизолируемыми аппаратами и регистрирующая аппаратура, на основании установлена аппаратура летательных аппаратов, например два одинаковых бортовых компрессора для получения сжатого воздуха на борту летательного аппарата.

Изобретение относится к системам виброзащиты оборудования. Устройство содержит основание, на котором расположены дополнительные плиты с закрепленными на них виброизолируемыми аппаратами и регистрирующая аппаратура, на основании установлена аппаратура летательных аппаратов, например два одинаковых бортовых компрессора для получения сжатого воздуха на борту летательного аппарата.

Изобретение относится к испытательному оборудованию. Стенд содержит стол для закрепления объекта испытаний (ОИ), установленный в центральной части связанного с основанием упругого элемента, средство создания ударной нагрузки в виде падающего груза.

Изобретение относится к области прикладной газовой динамики, а именно к устройствам для регулирования параметров избыточного давления воздушной ударной волны в канале ударной трубы, и предназначено для нагружения объектов воздушной ударной волной с заданным избыточным давлением. Устройство содержит ударную трубу с открытым и закрытым торцами для размещения объекта испытаний, источник ударной волны, экран для гашения ударных волн. Экран выполнен в виде жестких пластин, закрепленных за открытым торцом ударной трубы перпендикулярно ее оси, при этом пластины имеют соосные ударной трубе и равные внутреннему контуру ударной трубы отверстия, а дальняя от открытого торца ударной трубы пластина отверстия не имеет, кроме того, пластины закреплены с зазором между собой и открытым концом ударной трубы. Технический результат - обеспечение возможности нагружения объектов воздушной ударной волной в ударных трубах с заданным избыточным давлением при увеличении эффективности процесса регулировки и расширения диапазона регулировки его параметров, при упрощении устройства при его применении. 2 ил.

Наверх