Баллистическая испытательная установка

(57) Изобретение отных испытаний консВ баллистической ис СПЫТАТЕЛЬН осится к технике ударрукций и материалов. ытательной установке ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(71) Институт проблемы прочности АН УССР(56) Авторское свидетельство СССРК. 759902, кл, 6 01 И 3/30, 1978.Авторское свидетельство СССРМ. 924532, кл. 6 0127/00, 1980.ЯГпрзоп 6, СЬдпоег Т.Й., Вгб 9 гпдпК.В. Естест оп зйосК Тга)естогу о 1 йе ореппдтгпе о 1 ба 1 га 9 Гпз и а зйасМ тцЬе. - Роуз,Габаз, 1967, 10, М 9. Рагт 1, 1894 - 1896. камера высокого давления и труба, служащая для разгона в ней метаемого тела, например ударника, разделены разрывной диафрагмой (7) из высокопрочного материала. Диафрагма выполнена с острыми прямолинейными надрезами 9 на лицевой поверхности, пересекающимися в ее центральной зоне. На периферии диафрагмы образована кольцевая пластичная зона (10), в которой расположены концы надрезов. Ширина этой зоны выбрана в диапазоне от ширины зоны защемления диафрагмы от 0,3 радиуса диафрагмы, Такое выполнение диафрагмы исключает отрыв образующихся при ее раскрытии лепестков и обеспечивает снижение времени раскрытия. Благодаря этим свойствам возможно повышение надежности установки и скорости нагружения.4 ил. И5 10 15 20 25 30 35 40 Изобретение относится к средствам испытания конструкций и материалов на ударные нагрузки.Известна установка для испытаний материалов на ударное сжатие, содержащая контейнер с ударником, трубу для разгона в ней метаемого тела, в которой размещен ударник, узел крепления образца, расположенный на выходе трубы, и пороховую камеру, отделенную от трубы разгона разрывной диафрагмой, изготовленной из металлического материала.Недостаток описанной установки состоит в том, что при создании давления газов в пороховой камере диафрагма прогибается, пластически деформируется и только после этого разрушается, т,е. время раскрытия диафрагмы оказывается достаточно большим, Кроме того процесс раскрытия диафрагмы может сопровождаться отрывом фрагментов, которые воздействуя на ударник и трубу разгона снижают достоьерность результатов эксперимента.Известно также использование разрывных диафрагм в конструкциях баллистических испытательных установок. При этом на лицевых поверхностях диафрагм выполняют острые надрезы (концентраторы напряжения), которые позволяют повысить скорость раскрытия диафрагмы, Однако и указанное решение не снижает вероятности отрыва и воздействия на ударник отдельных фрагментов диафрагмы,Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности и достигаемому результату является баллистическая испытательная установка, содержащая камеру высокого давления, трубу, служащую для разгона в ней метаемого тела, и разделяющую полости камеры и трубы разрывную диафрагму, которая защемлена по контуру и имеет на лицевой поверхности острые прямолинейные надрезы, пересекающиеся в ее центральной зоне, Описанная установка предназначена для градуировкии ьезодатчиков давления. Однако и приведенная установка недостаточно надежна, Это обусловлено прежде всего тем, что оторвавшиеся при разрушении диафрагмы лепестки, воздействуют на метаемое тело. Кроме того, диафрагму изготавливают без учета механических свойств материала, Поэтому при изготовлении диафрагмы из пластичного материала процесс ее раскрытия оказывается длительным, что снижает мощность воздействия пороховых газов на метаемое тело. Изготовление диафрагмы из высокопрочного материала сопровождается ее хрупким разрушением и воздействием фрагментов на метаемое тело.Цель изобретения - повышение надежности за счет исключения отрыва лепестковдиафрагмы, а также повышения скоростинагружения испытуемого объекта путемуменьшения времени раскрытия диафрагмы.Поставленная цель достигается тем, чтов известной баллистической испытательнойустановке, содержащей камеру высокого,давления, трубу, служащую для разгона вней метаемого тела, и разделяющую полости камеры и труб, разрывную диафрагму,которая защемлена по контуру и имеет налицевой поверхности острые прямолинейные надрезы, пересекающиеся в ее центральной зоне, согласно изобретению,диафрагма изготовлена из высокопрочногоматериала с периферийной кольцевой пластичной зоной, в которой расположены концы надрезов. При этом ширина пластичнойзоны выбрана в диапазоне от ширины зонызащемления диафрагмы до 0,3 радиуса диафрагмы,Выполнение диафрагмы из высокопрочного металлического материала, напримериз закаленной стали, обеспечивает уменьшение прогиба диафрагмы и повышениескорости ее раскрытия при создании давления в пороховой камере близкого к максимальному. При помощи концентраторовзадается направление разрушения диафрагмы, Если выполнить концентратор в видекольцевого надреза, часть диафрагмы воздействует на торец метаемого тела с ударником, что может привести к разрушениюконтейнера и к искажению результатов испытаний, В тоже время радиальные надрезы и кольцевая пластичная зона, частькоторой при сборе установки оказываетсяжестко закрепленной между пороховой камерой и трубой разгона, позволяют, во-первых, уменьшить уровень деформации(прогиба) диафрагмы при возрастании давления в пороховой камере, во-вторых, повысить скорость раскрытия диафрагмы,в-третьих, за счет пластичной зоны, предотвратить отрыв образовавшихся при разрушении диафрагмы лепестков, имеющих видсекторов,Пластичная зона может быть выполненапутем нагрева кольцевой зоны диафрагмы,изготовленной из закаленной стали, до температуры рекристаллизации, Нагрев осуществляется при помощи кольцевогоиндуктора, соединенного с генератором токов высокой частоты, При этом происходитлокальный отпуск материала диафрагмы. Врезультате отпуска образуется зона, материал в которой имеет предел текучести, составляющий примерно 40.60 предела текучести материала диафрагмы вне пластичной зоны. Поэтому образовавшуюся кольцевую зону можно считать пластичной. Размер пластичной зоны определяется конструктивными особенностями места крепления диафрагмы, Граница пластичной зоны не является четкой линией (окружностью). Переходная зона имеет ширину, составляющую 1,0,1,5 толщины диафрагмы. При выполнении пластичной зоны с шириной более. чем 0,3 радиуса диафрагмы наблюдается заметный прогиб последней, что сказывается на точности эксперимента. НЭ- личие пластичной, а также зоны сжатия, возникающей при размещении диафрагмы в установке, позволяет остановить хрупкую трещину и предотвратить тем самым воздействие фрагментов диафрагмы при ее разрушении на торец контейнера с ударником,На фиг. 1 схематически показана предлагаемая установка; на фиг, 2 - диафрагма; на фиг, 3 - схема деформирования диафрагмы в известной установке; на фиг. 4 - то же, в предлагаемой установке,Предлагаемая установка содержит контейнер с ударником 1, размещенный в трубе разгона 2. Узел крепления 3 образца 4 расположен на выходе трубы 2 и выполнен в виде баллистического маятника. Установка снабжена порозовой камерой 5 с устройством для инициирования возгорания пороха 6 - манганиновым оголенным проводом, подключенным к источнику тока. Пороховая камера 5 отделена от трубы разгона 2 диафрагмой 7, Труба разгона 2 имеет защитный кожух 8, Система регистрации параметоов вклЮчает контактную систему К 1 и К 2, при последовательном замыкании которых поступает сигнал на частотомеры (на чертеже не показано), С помощью указанных контактов регистрируется время полета ударника 1, Диафрагма 7 имеет на лицевой поверхности острые радиальные надрезы 9, пересекающиеся в ее центре и заканчивающиеся в периферийной кольцевой пластичной зоне 10.Установка работает так. В пороховой камере 5 при помощи устройства 6 инициируют возгорание пороха. Образовавшиеся при этом газы воздействуют на, практически, не деформируемые стенки пороховой камеры 5 и на диафрагму 7. Поскольку диафрагма изготовлена из высокопрочного материала, она лишь незначительно пластическидеформируется в узкой зоне перехода изпластичной зоны в твердую, но не разруша 5 ется. Когда уровень давления в пороховойкамере 5 достигает заданного значения, диафрагма 7 разрушается. Ее разрушение начинается из центра и идет по радиальнымнадрезам.10 При переходе трещины из хрупкой зоныв пластическую ее рост замедляется и останавливается, Под действием пороховых газов лепестки диафрагмы 7 изгибаются внаправлении движения газов, но не отрыва 15 ются и, тем самым, не воздействуют разрушающе на контейнер с ударником 1. В то жевремя пороховые газы, разрушив диафрагму 7, воздействуют на контейнер с ударником 1, вызывают его страгивание и20 последующий разгон в трубе 2 до заданнойскорости, Контейнер с ударником 1 взаимодействует с образцом 4, При этом срабатывает система регистрации времениперемещения контейнера с ударником 1 ба 25 зового расстояния 1,На основе анализа испытаний серии образцов определяют зависимость деформирования и разрушения материала преградыот скорости нагружения, по которой судят о30 сопротивлении материала внедрению ипробиванию на заданных скоростях нагружения.Формула изобретенияБаллистическая испытательная уста 35 новка, содержащая камеру высокого давления, трубу, служащую для разгона в нейметаемого тела, и разделяющую полости камеры и трубы разрывную диафрагму, которая защемлена по контуру и имеет на40 лицевой поверхности острые прямолинейные надрезы, пересекающиеся в ее центральной зоне, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что,с целью повышения надежности за счет исключения отрыва лепестков диафрагмы, а45 также повшения скорости нагружения испытуемого обьекта путем уменьшения времени раскрытия диафрагмы, диафрагмавыполнена из высокопрочного материала спериферийной кольцевой пластичной зо 50 ной, в которой расположены концы надрезов, при этом ширина пластичной зоны выбрана в диапазоне от ширины зоны защемления диафрагмы до 0,3 радиуса диафрагмы.1763923 Составитель Т.Возныйедактор О.Стенина Техред М,Моргентал ктор Л,Ливренц Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1 Заказ 3451 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5