RU2402004C1 - Impact test stand - Google Patents

Abstract

FIELD: physics. ^ SUBSTANCE: stand has a launcher in whose shaft of which there is a hammer and a target placed at a given distance from the shaft at a given striking angle from the hammer. The stand is fitted with sensors for detecting the moment of passage of the front surface of the muzzle and the moment the hammer collides with the target. At the outlet of the shaft there is a platform and a film-type diaphragm. The shaft is made with possibility of evacuation of the section between the hammer and the film-type diaphragm. The hammer if fitted with a chopper behind, where the total length of the chopper and the hammer is greater than the distance from the muzzle to the target which is mounted on the platform by easily broken connections whose length can be adjusted. ^ EFFECT: provision for the required relative orientation of the hammer and the target during the moment of their collision with high accuracy, exclusion of effects on the target which accompany the shooting process and simple design. ^ 3 dwg

Description

Изобретение относится к испытательной технике. Преимущественная область использования - исследования высокоскоростных ударных явлений.The invention relates to a testing technique. The predominant area of use is the study of high-speed shock phenomena.

Исследования высокоскоростных ударных явлений при прямых (лобовая поверхность ударника перпендикулярна траектории его полета) и косых (лобовая поверхность ударника расположена под углом к траектории его полета) соударениях ударника с мишенью осуществляются, как правило, с применением ствольных метательных установок. Ударник разгоняется в стволе метательной установки и после выхода из него нагружает исследуемую мишень, при этом по условиям испытаний требуется с высокой точностью обеспечивать заданные углы между вектором скорости ударника и его лобовой поверхностью, а также между соударяющимися поверхностями ударника и мишени. На участке "дульный срез ствола - мишень" также должна быть обеспечена минимальная потеря скорости ударника и исключено преднагружение мишени как метающими ударник газами, так и формирующейся в стволе перед движущимся ударником воздушной "пробкой".Studies of high-speed impact phenomena in direct (the frontal surface of the striker is perpendicular to its flight path) and oblique (frontal surface of the striker angle of its flight path) collisions of the striker with the target are carried out, as a rule, using barreled missile launchers. The drummer accelerates in the barrel of the throwing unit and, after exiting it, loads the target under study, and according to the test conditions, it is required to provide with high accuracy the specified angles between the velocity vector of the striker and its frontal surface, as well as between the colliding surfaces of the striker and the target. In the section “barrel muzzle - target” the minimum loss of the impactor speed should also be ensured and the target should not be preloaded with both gases throwing the impactor and the air “plug” formed in the barrel in front of the moving impactor.

Известна пневматическая установка для ударных испытаний, патент РФ №2023246, МПК5 G01M 7/00, опубл. 15.11.1994, содержащая ствол, размещенный в нем ударник и ресивер со сжатым газом, отделенный от ствола диафрагмой. На диафрагме вдоль радиусов размещены инициаторы раскрыва. Подрываемый заряд, выполненный в виде полос пленочного взрывчатого вещества, закреплен на диафрагме и снабжен электродетонатором, установленным на держателе в центре диафрагмы. Недостатком данной установки является то, что не представляется возможным реализовать требуемое высокоточное соударение лобовой поверхности ударника и поверхности мишени (плоскопараллельное соударение, соударение под углом), так как при движении в дульном выхлопе и при выходе из него ударник за счет нестационарного обтекания метающими газами получает возмущения. Кроме того, имеют место потери скорости ударника при полете в воздухе, поскольку для исключения преднагружения мишени метающими ударник газами и формирующейся перед движущимся в стволе ударником воздушной "пробкой" мишень должна быть размещена на значительном расстоянии от среза ствола.Known pneumatic installation for impact testing, RF patent No. 2023246, IPC5 G01M 7/00, publ. 11/15/1994, containing the barrel, the drummer placed therein and a receiver with compressed gas, separated from the barrel by a diaphragm. On the diaphragm along the radii are placed initiators of the aperture. The detonated charge, made in the form of strips of film explosive, is mounted on the diaphragm and is equipped with an electric detonator mounted on a holder in the center of the diaphragm. The disadvantage of this setup is that it is not possible to realize the required high-precision collision of the frontal surface of the striker and the target surface (plane-parallel collision, collision at an angle), since during movement in the muzzle exhaust and when it leaves it, the striker receives perturbations . In addition, there is a loss in the speed of the striker during flight in air, since in order to exclude the preloading of the target by the gases throwing the striker and the air "plug" forming in front of the striker moving in the barrel, the target must be placed at a considerable distance from the barrel cut.

Известен стенд для исследований высокоскоростных соударений, патент РФ №2289774, МПК8 F41F 1/00, опубл. 20.12.2006, бюл. №35, выбранный в качестве прототипа и содержащий метательную установку и вакуумную трассу, состоящую из последовательно расположенных и соединенных переходными устройствами отсека сброса рабочего газа из метательной установки с установленным на выходе из него отсекателем поддона и вакуумной камеры с мишенью. Отсек сброса рабочего газа выполнен из легко разрушаемого безосколочного материала, на входе в него закреплено устройство отделения поддона от метаемого тела, а перед входом в вакуумную камеру размещен отражатель газовой струи. В данном стенде исключены потери скорости ударника благодаря наличию вакуумной трассы, однако отсутствует возможность реализации требуемой высокоточной ориентации ударника в пространстве при взаимодействии его с мишенью.A well-known stand for research of high-speed collisions, RF patent No. 2289774, IPC F41F 1/00, publ. 12/20/2006, bull. No. 35, selected as a prototype and containing a throwing installation and a vacuum route, consisting of sequentially located and connected by transitional devices of the compartment for discharging the working gas from the throwing installation with the pallet and vacuum chamber with the target installed at the outlet of it. The working gas discharge compartment is made of easily destructible non-fragmentation material, a device for separating the pallet from the missile body is fixed at the entrance to it, and a gas jet reflector is placed before entering the vacuum chamber. In this stand, the impactor’s velocity losses are eliminated due to the presence of a vacuum path, but there is no possibility of realizing the required high-precision orientation of the impactor in space when it interacts with the target.

Решаемой технической задачей является создание стенда для ударных испытаний, позволяющего реализовать с высокой точностью взаимную ориентацию ударника и мишени в момент их соударения и исключить при этом воздействие на исследуемую мишень факторов, сопровождающих процесс выстрела.The technical task to be solved is the creation of a stand for impact tests, which allows to realize with high accuracy the mutual orientation of the projectile and the target at the moment of their impact and to exclude the influence of the factors accompanying the shot process on the target under study.

Ожидаемый технический результат заключается в повышении достоверности получаемой в эксперименте информации, а также снижении стоимости исследовательских работ за счет упрощения конструкции стенда.The expected technical result is to increase the reliability of the information obtained in the experiment, as well as reduce the cost of research by simplifying the design of the stand.

Технический результат достигается за счет использования стенда для ударных испытаний, содержащего метательную установку с размещенным в ее стволе ударником и установленную на заданном расстоянии от ствола под заданным углом встречи с ударником мишень, который в отличие от прототипа снабжен датчиками регистрации момента прохода лобовой поверхностью ударника среза ствола и момента соударения ударника с мишенью, а на выходе из ствола размещены платформа и пленочная диафрагма, при этом ствол выполнен с возможностью вакуумирования участка между ударником и пленочной диафрагмой. Ударник снабжен расположенным сзади него обтюратором, причем суммарная длина обтюратора и ударника больше расстояния от среза ствола до мишени. Мишень закреплена на платформе легко разрушаемыми и регулируемыми по длине связями.The technical result is achieved through the use of a stand for impact testing, containing a propelling unit with a drummer located in its barrel and installed at a predetermined distance from the barrel at a predetermined angle of meeting with the drummer, a target that, unlike the prototype, is equipped with sensors for detecting the moment of passage of the frontal surface of the barrel cutter and the moment of impact of the striker with the target, and at the exit from the barrel there is a platform and a film diaphragm, while the barrel is made with the possibility of evacuation and between the hammer and the film diaphragm. The drummer is equipped with an obturator located behind it, and the total length of the obturator and drummer is greater than the distance from the barrel cut to the target. The target is fixed to the platform with easily destructible and length-adjustable ties.

Снабжение стенда датчиками регистрации момента прохода лобовой поверхностью ударника дульного среза ствола и момента соударения ударника с мишенью позволяет определить скорость ударника при соударении с мишенью.Providing the stand with sensors for recording the moment of passage of the frontal surface of the projectile by the muzzle of the barrel and the moment of impact of the projectile with the target, it is possible to determine the speed of the projectile upon impact with the target.

Размещение на выходе из ствола платформы обеспечивает возможность закрепления на ней исследуемой мишени вблизи дульного среза ствола.Placing the platform at the exit from the trunk allows the target to be fixed on it near the muzzle of the trunk.

Размещение на выходе из ствола пленочной диафрагмы и выполнение ствола с возможностью вакуумирования участка между ударником и пленочной диафрагмой исключают формирование перед движущимся в стволе ударником воздушной "пробки", которая могла бы вызвать преднагружение модели.Placement of a film diaphragm at the exit from the barrel and execution of the barrel with the possibility of evacuating the area between the striker and the film diaphragm preclude the formation of an air “plug” in front of the drummer moving in the barrel, which could cause preloading of the model.

Снабжение ударника расположенным сзади него обтюратором обеспечивает герметизацию участка ствола, расположенного между ударником и пленочной диафрагмой.The supply of the firing pin located at the back of the obturator provides sealing of the barrel located between the firing pin and the film diaphragm.

Выполнение обтюратора и ударника суммарной длиной, большей расстояния от среза ствола до мишени, реализует соударение ударника с мишенью, когда хвостовая часть обтюратора еще находится в стволе, устраняя тем самым преднагружение мишени метающими ударник газами. Кроме того, благодаря отсутствию свободного полета ударника исключается потеря его скорости и с высокой точностью обеспечивается требуемая взаимная ориентация ударника и мишени в момент их соударения.The implementation of the shutter and striker with a total length greater than the distance from the barrel cut to the target realizes the impact of the striker with the target when the tail of the shutter is still in the barrel, thereby eliminating the preloading of the target by the gases throwing the striker. In addition, due to the lack of free flight of the striker, the loss of its speed is eliminated and the required mutual orientation of the striker and the target at the moment of their collision is ensured with high accuracy.

Закрепление мишени на платформе легко разрушаемыми и регулируемыми по длине связями позволяет осуществить ориентацию мишени под требуемым углом и на требуемом расстоянии от среза ствола, а также избежать повреждения платформы при соударении ударника с мишенью.Fixing the target on the platform with easily destructible and length-adjustable bonds allows the target to be oriented at the required angle and at the required distance from the barrel cut, as well as to avoid damage to the platform when the impactor strikes the target.

Закрепление исследуемой мишени на платформе вблизи среза ствола исключает свободный полет ударника за пределами ствола и, следовательно, позволяет отказаться от достаточно сложной вакуумной трассы, используемой в прототипе, чем упрощает конструкцию стенда.Fixing the target under study on the platform near the barrel cut excludes the free flight of the striker outside the barrel and, therefore, eliminates the rather complicated vacuum path used in the prototype, which simplifies the design of the stand.

Конструкция и принцип действия предлагаемого стенда для ударных испытаний поясняются чертежами. На фиг.1 приведена схема стенда для ударных испытаний, обеспечивающего прямые соударения ударника с мишенью, в исходном I и конечном II (в момент встречи ударника с мишенью) положениях при закреплении платформы на выходе из ствола на срезе ствола, на фиг.2 - схема такого же стенда при закреплении платформы автономно на выходе из ствола, на фиг.3 - схема стенда, обеспечивающего косые соударения ударника с мишенью.The design and operation of the proposed stand for impact testing are illustrated by drawings. Figure 1 shows a diagram of the stand for impact testing, providing direct impact of the striker with the target, in the initial I and final II (at the moment the striker meets the target) positions when securing the platform at the exit of the barrel at a section of the barrel, figure 2 is a diagram the same stand when fixing the platform autonomously at the exit from the barrel, figure 3 is a diagram of the stand, providing oblique collisions of the striker with the target.

Стенд состоит из метательной установки 1 с установленными в ее стволе 2 ударником 3 и источником давления 14. На выходе из ствола 2 размещены платформа 4 (может располагаться как на стволе - фиг.1, так и автономно, т.е., например, путем закрепления на дополнительной опоре рядом с дульным срезом ствола - фиг.2) и пленочная диафрагма 5. Участок ствола 2 между ударником 3 и пленочной диафрагмой 5 выполнен с возможностью вакуумирования, в данном случае через штуцер 6. К платформе 4 на легко разрушаемых и регулируемых по длине связях 7 крепится исследуемая мишень 8 на расстоянии L1 от ствола 2. Ударник 3 снабжен расположенным сзади обтюратором 9, при этом длина L ударника 3 с обтюратором 9 выбирается такой, чтобы выполнялось условие L>L1, т.е. в момент встречи ударника 3 с мишенью 8 хвостовая часть обтюратора 9 еще находилась в стволе 2. Это позволяет избежать воздействия метающих ударник 3 газов на мишень 8, а также обеспечить с высокой точностью требуемую взаимную ориентацию ударника 3 и мишени 8 в момент их соударения, благодаря отсутствию свободного полета ударника 3 за пределами ствола 2. На дульном срезе ствола 2 устанавливается датчик 10 регистрации момента прохода лобовой поверхностью 11 ударника 3 измерительного сечения А, на лобовой поверхности 12 мишени 8 размещается датчик 13 регистрации в измерительном сечении Б момента соударения ударника 3 с мишенью 8.The stand consists of a throwing unit 1 with a drummer 3 installed in its barrel 2 and a pressure source 14. At the exit from the barrel 2, a platform 4 is placed (it can be located both on the barrel - Fig. 1, and independently, i.e., for example, by fixing on an additional support near the muzzle of the barrel (figure 2) and the film diaphragm 5. The portion of the barrel 2 between the hammer 3 and the film diaphragm 5 is made with the possibility of evacuation, in this case through the nozzle 6. To the platform 4 on easily destructible and adjustable the length of the bonds 7 is attached to the investigated mi Shen 8 at a distance L1 from the barrel 2. Drummer 3 is equipped with a rear obturator 9 located at the same time, and the length L of the striker 3 with obturator 9 is selected so that the condition L> L1 is fulfilled, i.e. at the moment of the strike of the striker 3 with the target 8, the tail part of the shutter 9 was still in the barrel 2. This avoids the impact of the gases throwing the striker 3 on the target 8, and also ensures the high relative accuracy of the required mutual orientation of the striker 3 and the target 8 at the moment of their collision, thanks to the absence of free flight of the striker 3 outside the barrel 2. On the muzzle of the barrel 2, a sensor 10 for recording the moment of passage of the frontal surface 11 of the striker 3 of measuring section A is installed, on the frontal surface 12 of the target 8 there is a sensor 13 registration in the measuring section B of the moment of impact of the striker 3 with the target 8.

Стенд работает следующим образом. Для исключения преднагружения исследуемой мишени 8 воздушной "пробкой" ствол 2 вакуумируется через штуцер 6. При срабатывании источника давления 14 (пороховой заряд или сжатый газ) ударник 3 с обтюратором 9 разгоняется в стволе 2 метательной установки 1. При проходе лобовой поверхностью 11 ударника 3 измерительного сечения А датчик 10 регистрирует этот момент времени. Время соударения ударника 3 с мишенью 8 регистрирует в измерительном сечении Б установленный на лобовой поверхности 12 мишени 8 датчик 13. По величине расстояния L2 между датчиками 10 и 13 и времени движения ударника 3 на этом участке определяется средняя скорость ударника 3 на этом участке. Последняя может быть принята за скорость соударения ударника 3 с мишенью 8, поскольку расстояние между датчиками 10 и 13 невелико, а изменения скорости ударника 3 на конечном участке ствола 2 практически не происходит вследствие малой величины действующего на него давления газов, вырабатываемых источником давления 14. Расстояние L1 от среза ствола 2 до мишени 8 регулируется длиной связей 7.The stand works as follows. To eliminate the preloading of the target under study 8 with an air “plug”, the barrel 2 is evacuated through the nozzle 6. When the pressure source 14 (gunpowder or compressed gas) is activated, the hammer 3 with the shutter 9 accelerates in the barrel 2 of the throwing unit 1. When the frontal surface 11 of the hammer 3 of the measuring section A, the sensor 10 registers this point in time. The impact time of the striker 3 with the target 8 is recorded in the measuring section B by the sensor 13 mounted on the frontal surface 12 of the target 8. The average speed of the striker 3 in this section is determined by the distance L2 between the sensors 10 and 13 and the time of movement of the striker 3 in this section. The latter can be taken as the speed of impact of the striker 3 with the target 8, since the distance between the sensors 10 and 13 is small, and the change in the velocity of the striker 3 in the final section of the barrel 2 practically does not occur due to the small amount of gas pressure acting on it produced by the pressure source 14. The distance L1 from the cut of the barrel 2 to the target 8 is regulated by the length of the bonds 7.

В момент соударения ударника 3 и мишени 8 с высокой точностью обеспечивается требуемая взаимная ориентация их лобовых поверхностей 11 и 12 соответственно параллельно (фиг.1, 2) или под заданным углом (фиг.3), так как отсутствует свободный полет ударника 3 за пределами ствола 2 и, следовательно, его возможный разворот. Закрепление мишени 8 на платформе 4 легко разрушаемыми связями 7 позволяет избежать повреждения платформы 4 при взаимодействии ударника 3 с мишенью 8.At the moment of impact of the striker 3 and the target 8, the required mutual orientation of their frontal surfaces 11 and 12, respectively, is provided in parallel (Fig. 1, 2) or at a given angle (Fig. 3), since there is no free flight of the striker 3 outside the barrel 2 and, therefore, its possible reversal. Fixing the target 8 on the platform 4 with easily destructible bonds 7 avoids damage to the platform 4 during the interaction of the striker 3 with the target 8.

Предложенный стенд с высокой точностью обеспечивает требуемую взаимную ориентацию ударника и мишени в момент их соударения, исключает воздействие на мишень факторов, сопровождающих процесс выстрела и позволяет снизить при этом стоимость исследовательских работ благодаря упрощению его конструкции.The proposed stand with high accuracy provides the required mutual orientation of the striker and the target at the time of their impact, eliminates the impact on the target of the factors accompanying the firing process and reduces the cost of research due to the simplification of its design.

Предлагаемое техническое решение прошло экспериментальную проверку, которая подтвердила его работоспособность и наличие перечисленных выше преимуществ.The proposed technical solution passed an experimental test, which confirmed its operability and the presence of the above advantages.

Claims (1)

Стенд для ударных испытаний, содержащий метательную установку с размещенным в ее стволе ударником и установленную на заданном расстоянии от ствола под заданным углом встречи с ударником мишень, отличающийся тем, что снабжен датчиками регистрации момента прохода лобовой поверхностью ударника дульного среза ствола и момента соударения ударника с мишенью, на выходе из ствола размещены платформа и пленочная диафрагма, при этом ствол выполнен с возможностью вакуумирования участка между ударником и пленочной диафрагмой, ударник снабжен расположенным сзади него обтюратором, причем суммарная длина обтюратора и ударника больше расстояния от дульного среза ствола до мишени, закрепленной на платформе легко разрушаемыми и регулируемыми по длине связями. Impact test bench, comprising a throwing installation with a drummer located in its barrel and mounted at a predetermined distance from the barrel at a predetermined angle of encounter with the drummer, a target characterized in that it is equipped with sensors for detecting the moment of passage of the barrel face of the muzzle cutter and the moment of impact of the drummer with the target , at the exit from the barrel there is a platform and a film diaphragm, while the barrel is made with the possibility of evacuating the area between the drummer and the film diaphragm, the drummer is equipped with a put behind it the obturator, the obturator and the total length of the impactor and greater than the distance from the muzzle to muzzle target attached to the platform and easily breakable bonds adjustable length.

Images