Стенд для ударных испытаний изделий

(21) 3691 (22) 13. 0 (46) 07,0 (72) Б.Д. и И.С,Гри (53) 620. (5 6) Ав то 9 1040364Ав тор с 9 901871,мезов ьство СССР /00, 1983. тво СССР ОО, 1980. личазрывной ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(54)(57) 1. стенд для удАРных испыТАНИЙ ИЗДЕЛИЙ, содержащий контейнер для размещения в нем испытуемогоизделия, выполненный в виде поршня,средства разгона поршня, пневматическое тормозное устройство, включающее цилиндр, перегородку, разделяющую цилиндр на две полости,первая из которых открыта для входа,в цилиндр поршня,а вторая сообщенас источником давления, и буфернуюемкость, сообщенную с второй полостью цилиндра через обратный клапан,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности воспроизведения заданной динамической нагруэ.ки путем уменьшения искажений, возникающих из-эа действия отраженныхударных волн, он снабжен герметичной камерой, размещенным в ней перфорированным волноводом, соединяющим вторую полость цилиндра с буфер.ной емкостью, выполненной цилиндрической, и установленными в буфернойемкости перфорированными перегородками, перегородка, разделяющая цилиндр, выполнена в виде разрывноймембраны, обратный клапан выполнен 801216696 нормально открытым, а проходные сечения клапана и волновода равны поперечному сечению полостей цилиндра.т 2. Стенд по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что продольная ось буферной емкости параллельна оси цилиндра, волновод выполнен в виде полутора, а запорный элемент клапана выполнен в виде Г-образной заслонки с отверстиями, верхняя часть которой установлена в полости корпуса клапана, сообщенной с второй полостью цилиндра посредством трубопровода, подключенного к цилиндру на расстоянии от заслонки, большем длины поршня, а нижняя часть расположена с воэможностью действия на ее торец давления в буферной емкости.3, Стенд по пп,1 и 2, о тл ич а ю щ и й с я тем, что перфорированные перегородки выполнены в виде сеток, размеры ячеек которых уменьшаются в направлении от волновода,Стенд по пп.1-3, о тю щ и й с я тем, что он снабжен хотя бы одной дополнительной рамембраной, установленной в цилиндреи разделяющей вторую полость цилиндрна секции,5. Стенд по пп.1-4, о т л и ч ащ и й с я тем, что поршень снабженножом для срезания частей разрушенных разрывных мембран,6. Стенд па пп, 1-5, о т л и ч аю щ и й с я тем, что в разрывныхмембранах выполнены диаметральныеканавки, 121Изобретение относится к испыта-тельной технике, в частности к стендам для ударных испытаний изделий.Известен стенд для ударных испытаний, содержащий контейнер в видепоршня для размещения в нем исгытуемого изделия, средства разгона контейнера и тормозное устройство,включающее эаполненнве газом цилиндри ресивер, полости которых сообщаются между собой посредством,двухгрупп отверстий 1 .Недостатком этого стенда является низкая точность испытаний, вызванная действием на поршень отряженних ударных волн возникаюших приотражении основной ударной волны,образующейся при входе поршня вцилиндр, от днища цилиндра,Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности являетсястенд для ударных испытаний изделий, содержащий контейнер для раз -мещения в нем испвтуемого изделия,выполненныи В Виде поршня р 1 редс тв аразгона поршня и пневматическое. тормозное устройство, включающее цилиндр, перегородку, разделяющую цилиндр на две полсти, иэ которыхпервая открыта для входа в цилиндрпоршня, а вторая сооощена с источником давления, и буферную емкость,сообщенную с второй полостью цилиндра через обратный клапан.Обратнвй клапан ввьполнен нормально закрытви и обеспечивает поддер -жание постоянного давления во второйполости цилиндра при торможенииконтейнера. Перегородка выполнена ввиде поршня, закрепленного гибкимдержателем к днищу цилиндра 21.Недостатком этого стенда .является низкая точность испытаний, вызванная действием на контейнер в виде поршня ударных волн, отраженных от перегороцки и элементов обратного клапана,Целью изобретения является повышение точности воспроизведения за. - данной динамической нагрузки путем уменьшения искаженЯ, возникавшими иэ-эа действия отраженных ударнвы волн.Поставленная цель достигается согласноо изобре те нию тем, что стенд для ударных испва аний изделий, содержащий контейнер для размещения в нем испытуемого иэделия, выполненный в виде поршня, средства разгонаустройство, включающее цилиндр, перегородку, разделяющую цилиндр .ядве полости, иэ которых первая о."крыта для входа в цилиндр поршня, а гторая сообщена с источником давленияи буферную емкость, сообщенную с второй полостью цилиндра через обратныйклапан, снабжен герметичной камерой,размещенным в ней перфорированнымволноводом, соединяющим вторую полость цилиндра с буферной емкостью,ввгполненной цилиндрической, и установленными в буферной емкос" и рфориронянньми пер егородкачи перегородка., разделяющая цилиндр, выполненав виде разрывной мембрань. обратныйклапан выполнен нормально;тквв ым,я проходные сечения клапана и ьол;:овода аявны поперечному сечению полостей цилиндра,Продольная ось буферной емкбстиможет быть ввполненя параллельнойоси цилиндра, волновод может бытьвыполнен в виде полутора, а запорный элемент клапана может быть выполне; в виде Г-образной заслонки с отверстем, верхняя часть которой у ановлена в полости корпуса клала:сообщенной с второй полостью цили дра по "редством трубопровода, подключенного .-, цилиндру на рассто .к; от заслонки. большем длины поршня,а нижняя часть расположена с воз ожностью действия на ее торец, явленя в буферной емкости.Перфорир;ванные перегородки быть выполнены э виде сеток, размеры ячеек которых уменьшаются в направлении от волновода.Кроме тогостенд может быть снабжен хотя бы одной дополнительной р;зр в.;ой мембраной, установленной в вилиндре и разделяющей вторую полос;" цилиндра ня секции, поргень может бы гь снабжен ножом для срезания частей разрушенных разрывных мембран, а в раэрв 1 внв 1 х мембранах могут быть выполо невы диаметральнвфе канавки.Снабжение стенда герметичной камерой с перфорированным волноводом и устянсвленнввчи в буферной емкости перфорированными перегородками, выполнение пер городки, разделяющей цилиндр, в виде разрывной мембраны, и выполнение обратного клапана нормально открытым позволяет исключить с пути распространенияударной волнывозникающей при входепоршня в цилиндр, препятствия, от которых она может отразиться назад ипостепенно погасить ее энергию, чтоуменьшает искажения формируемогоударного импульса, возникающие засчет действия отраженной ударнойволны на поршень,На фиг.1 схематично изображенстенд для ударных испытаний, продольный разрез; на фиг,2 - узел 1 нафиг. 1.Стенд содержит контейнер в вицепоршня 1 для размещения в нем испытуемого изделия 2, средства разгонапоршня (не показаны), пневматическоетормозное устройство, включающеецилиндр 3, перегородку в виде разрывной мембраны 4 (например, изготовленную из отожженной медной илиалюминиевой фольги), разделяющейцилиндр 3 на первую 5 и вторую 6полости, хотя бы одну дополнительную разрывную мембрану , разделяющую вторую полость 6 на секции 8 и9, сообщенные через отверстия 10 систочником давления(не показан),буферную емкость 11, сообщенную свторой полостью 6 цилиндра 3 черезобратный клапан, содержащий корпус12, Г-образную заслонку 13 с отверстием 14, верхняя часть которой расположена в полости 15 корпуса 12клапана, выполненного с упорами 16,трубопровод 17 и перфорированныйволновод 18, установленный в герметичной камере 19, размещенный напоршне нож 20 для срезания частейразрушенных мембран 4,7, установленные в цилиндрической буферной емкости 11 перфорированные перегород -ки в виде сеток 21, 22 и 23, размерыячеек 24 которых уменьшаются в направлении от волновода 18, В разрыв -ных мембранах 4 и 7 выполнены диаметральные канавки 25. Проходные сечения корпуса 12 клапана, отверстия 14заслонки 13 и перфорированного волновода 18 выполнены равными поперечному сечению полостей цилиндра 3,Продольная ось буферной емкости 11параллельна оси цилиндра 3, а перфорированный волновод 18 выполнен ввиде полутора, Нижняя часть корпуса12 клапана связана с буферной емкостью 11 таким образом, что на торецнижней части заслонки 13 действуетдавление буферной емкости 11.Стенд для ударных испытаний изделий работает следующим образом, 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 В исходном положении в цилиндре3 устанавливается разрывная мембрана 4 и, при необходимости, хотя быодна дополнительная разрывная мембрана 7. Через отверстия 10 вторая полость 6 (или секции 8,9 этой полости), герметичная камера 19 и буферная емкость 11 заполняются сжатымгазом до требуемого давления, определяемого параметрами воспроизводимого ударного импульса, После разгона поршень 1 с испытуемым изделием 2 вхоцит с заданной скоростью вполость 5 цилиндра 3,При этом образуется ударная волна,распространяющаяся со скоростью, превышающей скорость поршня 1, За счетвзаимодействия с ударной волной разрывная мембрана 4, а за ней дополнительные мембраны 7 разрушаютсяпо канавкам 25 (концентраторам напряжения). Остатки мембран 4 и 7 вместе их заделки срезаются ножом 20,Нормально открытый обратный клапанне ппепятствует прохождению ударнойволны, так как проходное сечениекорпуса 12 клапана и отверстие 14заслонки выполнены равными поперечному сечению полостей цилиндра 3.Далее ударная волна проходит перфорированный волновод 18, где она теряет часть энергии и изменяет своенаправление на противоположное,ираспространяется в буферной емкости11, При взаимодействии ослабленнойударной волны с перфорированнымиперегородками 21-23, размещеннымив буферной емкости 11, ее интенсивность дополнительно уменьшается, Таким образом, возмущений на поршень1 от действия отраженных ударных волнв стенде практически нет, Так как давление на переднем торце поршня 1больше давления воздуха за ним, тоего скорость будет уменьшаться, чтоприведет к остановке поршня вблизиклапана, В этот момент полость 15клапана через трубопровод 17 цилиндра 3 сообщается с атмосферой. Засчет разности сил давления газа, действующих на верхний и нижний торцызаслонки 13, последняя перемещаетсяв корпусе 12 вверх до упора 16, перекрывая тем самым полость 6 цилиндра 3, Таким образом пгэисходит отсечение герметичной камеры 19 и буферной емкости 11 от полости 6 цилиндра3. За счет расширения газа, оставшегося в полости 6 между клапаном ипоследний перемещается Вв обратном направлении.объем полостя 6 вь 1 бирает"разом. что при двцжени 11обратном направлении давБ полости 0 становится поршнемцилиндре 3Остаточный ся таким об поршня 1 в ление гвзс ьп 1 же .-.т Осррно с, а,та прьв.,дит хОкончательной остановке поршня 1 сиспытуемым изделием 2,Бь.пслнение волновсда 18 В виде полтора пазваляс т с мин 1 ально Воз" можньц 1:. вазму 1 щеняями направить удалную Волну В буферную емкость 11изменВ направле.1 ие ре движения 1:а противоположное что позволяет сак: ратить сбщ 5 ю длину стенда. Отверстия в стенках перфсрираванноГО БолноВО- ца 18 уменьшают интеыс 1 внсс. ь уцарной Волнь За счет отвода части ее верхчости Волны сжатия отражаются в виде вол, сжатия а волны разряжс 1-. ия = В Виде Волн р 1 з ряже 31 ия О т свободной оверхнс сти наоборо т,волны сжатия отражаются как Волны а Волны рв 3 ря 1 ения разряжения.В ВИДЕ ВОЛ;-;.щем подбореверстий (св соотношения площади стсбоднся поверхности) я -.,Ои стенкь Падающие на нную стенку волновода 8 площади жес перфсвирсва возмущения мо;ут практически не о. ражаться от нес и.следовательно,не распрас раняться за фронОм ВО ны механическая энергии В герметичнуюкамеруи гасят .Ва змущения зафрантом олы в Вслнсваде 18. Эффект гашения возмущений (волн сжатияи разряжения) стенками Валновода 18с Отверстиями сбъЯсняетсЯ взаимжайкомпенсацией Возмущений, отражающихся ст жесткой ловерхнссти стеноки свободной паверх 1 Ости Газа в отверстиях (невозмущенного газа в герме-.тичной кы. ере 191, От жесткой пав В сторону цилиндра 3 и поршня 1,Установленные в буферной емкости 11перфорированные перегородки 21 - 23 сячейками 24 предназначены для преобразсвания механической энергииударной волны в тепловую (за счетзн 5 треннего трения материала .-ерфоВирсванных перегородок В процессе 1 1 х деформации),которая затем рассеивается за сет теплоатдачи стсноксу.ернай емкости 11 В окружающуюрецу, Выполнение перфорированныхперегородок 21-23 в виде металличес кпх сеток, размеры ячеек 24 каждойи;., которых уменьшаются в направле:нц движения ударной волны, обеспе -чивае":; интенсивную диссипацию энергии ударной Волнь с мянимальными 20 Возмущениями потока газа.1 Ззделение полости б цилиндра 3хотя бы одной цополнительной эазрыв.лсй мембранойна секции позволяетбез большях Возмущений :1 райти удар,най волне вдоль цилиндра 3 и служитдля обеспечения вазможности герметизации сжатого газа в полости б цилиндра 3 г 1 ри заданной прочностикаждой мембраны 7, определяемой ЗО допускаемым Возмущениями от действин ударной волны, та есть дляобеспечения Возможности постепенногоповышения давления газа от секции к секции без увеличения прочности мем - бран /, Кроме того, секциопиравание пс,.асти б цилиндра 3 позволяет обеспе.;ивать заданный закон торможения парьня 1,1.с 1:аль зсвание В предлагаемом стент:1 ": ПГ 1 ДДРНЫХ ИСПЬ аНИИ Н 1 ЗДЕ.1 ИИН 11 г СК 1. ЕВ С 1 ГаЩЧХ ДЛЯокосо едак Подписное Пат Ужгород, ул.Проектная филиал каз 995/54 ВНИИПИ Государствен по делам ивобрет 113035, Москва, ЖТираж 778 ого комит ний и отк Раушска