Способ механических испытаний
Владельцы патента RU 2702694:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") (RU)
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") (RU)
Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытания объектов на комплексное воздействие механических нагрузок. Способ включает размещение ОИ в контейнере, хвостовая часть которого расположена в стволе разгонного устройства, нагружение ОИ механическим импульсом с пиковым ускорением не менее 100000 м/с2 в процессе разгона контейнера под действием высокого давления в стволе разгонного устройства, измерение характеристик ОИ, перемещение контейнера с ОИ в процессе и после разгона, по крайней мере, по одной направляющей, торможение ОИ. В ходе перемещения контейнера осуществляют закрутку ОИ вдоль одной из его осей под действием набегающего потока воздуха, при этом, по крайней мере, на одном участке свободного пробега контейнера с ОИ производят его принудительное торможение с максимальным ускорением, регулируемым в диапазоне от 200 м/с2 до 3000 м/с2, в ходе которого также производят измерение характеристик ОИ. Технический результат заключается в воспроизведении комплекса механических воздействий на ОИ, включающих в себя линейные и угловые ускорения, а также центробежные нагрузки заданного уровня, в процессе действия которых производят тестирование ОИ после нагружения его механическим импульсом, реализуемым в процессе разгона под действием давления. 4 ил.
Изобретение относится к испытательной технике. Область использования - испытание объектов на комплексное воздействие механических нагрузок.
Известен способ механических испытаний объектов на стенде, описание которого приведено в патенте RU 02467300, "Стенд динамических испытаний", МПК G01M 7/08 (2006.01) опубл. 20.11.2012, выбранный в качестве прототипа. Стенд динамических испытаний содержит разгонное устройство, включающее ствол, источник давления в виде порохового заряда, размещенного в зарядной камере, и инициирующее устройство. При подаче электрического импульса на инициирующее устройство производят воспламенение порохового заряда, вследствие чего в зарядной камере увеличивается давление, под действием которого осуществляют разгон контейнера, хвостовая часть которого расположена в стволе разгонного устройства. В процессе разгона происходит нагружение механическим импульсом размещенного в контейнере объекта испытаний (ОИ) с реализацией требуемых параметров ускорения и измерение характеристик ОИ, а также параметров ускорения ОИ.
Основным недостатком данного способа является то, что после нагружения ОИ механическим импульсом не обеспечивается воспроизведение механических воздействий (линейного ускорения, центробежных нагрузок и угловых ускорений), моделирующих условия натурного применения ОИ, в процессе действия которых, требуется производить тестирование ОИ.
Решаемой технической проблемой является создание способа механических испытаний, обеспечивающего комплексное воздействие на ОИ механических нагрузок, моделирующих условия натурного применения ОИ.
Технический результат заключается в воспроизведении комплекса механических воздействий на ОИ, включающих в себя линейные и угловые ускорения, а также центробежные нагрузки, в процессе действия которых производится тестирование ОИ после нагружения его механическим импульсом с пиковым ускорением не менее 100000 м/с2, реализуемым в процессе разгона под действием давления.
Технический результат достигается за счет применения заявляемого способа механических испытаний, включающего размещение ОИ в контейнере, хвостовая часть которого расположена в стволе разгонного устройства, нагружение ОИ механическим импульсом с пиковым ускорением не менее 100000 м/с2 в процессе разгона контейнера под действием высокого давления в стволе разгонного устройства, измерение характеристик ОИ, перемещение контейнера с ОИ в процессе и после разгона, по крайней мере, по одной направляющей, торможение ОИ.
В отличие от прототипа в заявляемом способе в ходе перемещения контейнера осуществляют закрутку ОИ вдоль одной из его осей под действием набегающего потока воздуха, при этом, по крайней мере, на одном участке свободного пробега контейнера с ОИ производят его принудительное торможение с максимальным ускорением, регулируемым в диапазоне от 200 м/с2 до 3000 м/с2, в ходе которого также производят измерение характеристик ОИ.
Закрутка ОИ вдоль одной из его осей под действием набегающего потока воздуха в ходе перемещения контейнера позволяет после нагружения ОИ механическим импульсом произвести его тестирование в условиях действия на его составные элементы угловых ускорений и центробежных нагрузок, моделирующих условия натурного применения ОИ.
Принудительное торможение контейнера с ОИ с максимальным ускорением, регулируемым в диапазоне от 200 м/с2 до 3000 м/с2, по крайней мере, на одном участке направляющей его свободного пробега позволяет после нагружения ОИ механическим импульсом произвести его тестирование в условиях действия линейных ускорений, моделирующих заданные условия натурного применения ОИ.
Измерение характеристик ОИ в ходе принудительного торможения, по крайней мере, на одном участке направляющей позволяет провести тестирование ОИ и его составных элементов после нагружения механическим импульсом в условиях действия механических нагрузок, моделирующих условия натурного применения ОИ.
Заявляемый способ механических испытаний поясняется рисунками: фиг. 1 - схема стенда для проведения механических испытаний; фиг. 2 - схема нагружения ОИ механическим импульсом; фиг. 3 - схема торможения и закрутки ОИ после нагружения механическим импульсом; фиг. 4 - зависимость ускорения от времени, действующего на ОИ в продольном направлении, в процессе проведения механических испытаний.
Стенд (фиг. 1) для реализации заявляемого способа механических испытаний состоит из разгонного устройства 1 и контейнера 2 с размещенным в нем ОИ 3. Разгонное устройство 1 включает в свой состав ствол 4, источник давления 5 (например, пороховой заряд или заряд взрывчатого вещества) и инициирующее устройство 6 (например, пиропатрон или детонатор). Контейнер 2 снабжен заходящей в ствол 4 разгонного устройства 1 калиберной хвостовой частью 7 и выполнен с возможностью перемещения, по крайней мере, по одной направляющей 8 (например, рельсовой) при помощи опоры скольжения 9 (башмака), закрепленной на его наружной поверхности, располагаемой вне ствола разгонного устройства 1. По крайней мере, на одном участке 10 направляющей 8 на заданном расстоянии от разгонного устройства 1 размещена тормозная среда 11 из малоплотного материала. ОИ 3 соединен с устройством 12, обеспечивающим его закрутку вдоль одной из осей под действием набегающего потока воздуха в процессе движения контейнера 2 по направляющей 8. Устройство закрутки ОИ 12 может быть выполнено, например, в виде аэродинамических лопастей.
Заявляемый способ механических испытаний осуществляют следующим образом.
При помощи источника давления в объеме 13 (фиг. 2) ствола 4 разгонного устройства 1 формируют высокое давление (в процессе горения порохового заряда, после взрыва заряда ВВ). Под его действием осуществляют разгон контейнера 2, в процессе которого обеспечивают нагружение размещенного в нем ОИ 3 механическим импульсом с пиковым ускорением не менее 100000 м/с2.
После завершения разгона (фиг. 3), контейнер 2 с ОИ 3 при помощи опоры скольжения 9 движется по направляющей 8 и тормозится под действием сил трения и аэродинамического сопротивления. Закрутку ОИ 3 вдоль одной из его осей производят под действием набегающего потока воздуха при помощи устройства 12 в процессе движения контейнера по направляющей 8. При этом обеспечивают нагружение ОИ 3 и его составных элементов угловым ускорением и центробежной нагрузкой, в процессе действия которых осуществляют тестирование ОИ 3 и его составных элементов, путем записи их характеристик на регистратор, входящий в состав ОИ 3 или отдельно размещенный в контейнере 2.
Ускорение торможения в процессе свободного пробега контейнера с ОИ намного ниже требуемого для тестирования ОИ 3 и реализуемого в процессе его натурного применения. Принудительное торможение контейнера 2 с максимальным ускорением, регулируемым в диапазоне от 200 м/с2 до 3000 м/с2, осуществляют на участке 10 направляющей 8 путем его взаимодействия с малоплотной тормозной средой 11. Требуемые параметры ускорения торможения ОИ 3 (максимальная величина, длительность действия) обеспечивают в зависимости от массы контейнера 2 и скорости его движения по направляющей 8 путем выбора параметров тормозной среды 11 (плотность, площадь контакта с контейнером 2, длина и пр.). В процессе взаимодействия контейнера 2 с тормозной средой 11 обеспечивают нагружение ОИ 3 линейным ускорением заданного уровня, в процессе действия которого осуществляют тестирование ОИ 3 и его составных элементов, путем записи их характеристик на регистратор, входящий в состав ОИ 3 или отдельно размещенный в контейнере 2.
Схематично зависимость ускорения ОИ от времени, действующая в процессе испытания в продольном направлении ОИ, представлена на фиг. 4. Нагружение ОИ механическим импульсом с пиковым ускорением не менее 100000 м/с2 характеризует интервал 14 зависимости ускорения от времени. Ускорение ОИ в процессе свободного торможения контейнера характеризуют участки 15 данной зависимости, а ускорение ОИ в процессе принудительного торможения контейнера, регулируемое в диапазоне от 200 м/с2 до 3000 м/с2 - участок 16.
Таким образом, использование заявляемого способа механических испытаний обеспечивает воспроизведение комплекса механических воздействий на ОИ, включающих в себя линейные и угловые ускорения, а также центробежные нагрузки заданного уровня, в процессе действия которых производят тестирование ОИ после нагружения его механическим импульсом, реализуемым в процессе разгона под действием давления.
Предлагаемый способ механических испытаний успешно прошел экспериментальную проверку.
Способ механических испытаний, включающий размещение объекта испытаний (ОИ) в контейнере, хвостовая часть которого расположена в стволе разгонного устройства, нагружение ОИ механическим импульсом с пиковым ускорением не менее 100000 м/с2 в процессе разгона контейнера под действием высокого давления в стволе разгонного устройства, измерение характеристик ОИ, перемещение контейнера с ОИ в процессе и после разгона, по крайней мере, по одной направляющей, торможение ОИ, отличающийся тем, что в ходе перемещения контейнера осуществляют закрутку ОИ вдоль одной из его осей под действием набегающего потока воздуха, при этом, по крайней мере, на одном участке свободного пробега контейнера с ОИ производят его принудительное торможение с максимальным ускорением, регулируемым в диапазоне от 200 м/с2 до 3000 м/с2, в ходе которого также производят измерение характеристик ОИ.
