Установка “astanin-sp” для дослідження ударної міцності із можливістю роботи на твердому паливі

Реферат: UA 67986 U UA 67986 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі обладнання для проведення експериментальних досліджень, а саме досліджень високошвидкісного співударяння розігнаного ударника або моделі з перешкодою у вигляді зразка матеріалу або конструкції, руйнування розігнаного ударника, моделі чи перешкоди, динаміки взаємодії тіл з об'єктами, що рухаються з високими швидкостями, інших швидкоплинних процесів. Відомі установки для дослідження ударної міцності, засновані на різних принципах [1, 2]. Недоліком установок, що використовують принцип падіння вантажу на досліджуваний об'єкт є обмеженість швидкостей розгону, яких можна досягнути при прийнятних розмірах установки. Недоліком установок, що використовують принцип горизонтального розгону ударника за допомогою вогнепальної зброї із стандартизованим патроном, є відсутність можливості варіювання величини швидкості розгону ударника при незмінній масі та інших його параметрах, що звужує можливості проведеного дослідження. За найближчий аналог була вибрана легкогазова установка, яка включає пристрій для розгону ударника, пристрій для визначення швидкості ударника, маятник для кріплення досліджуваного об'єкта та уловлювач уламків [3]. Недоліком є небезпека роботи із летючими газоподібними речовинами, а також складність реалізації запалення газоподібної робочої суміші при відсутності достатньо рівномірного перемішування складових, внаслідок чого в зоні знаходження елемента запалення, наприклад електричної свічки, може бути неоптимальна для запалення концентрація газоподібного палива. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення дослідницької установки для забезпечення можливості використання горіння твердого палива як ініціатора для стабільного запалення газоподібного палива, а також можливості роботи установки виключно на твердому паливі та виключно на рідкому паливі. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що пристрій для розгону ударника у складі установки для дослідження ударної міцності "aSTanin-sp" ("Acceleration System for Testing of Antidamage Innovations - solid propellant") виконується у вигляді камери згоряння із підведеними комунікаціями для наповнення її складовими робочої газової суміші, елементом запалення і зв'язком із блоком управління та живлення, а також труби розгону і розташованого між ними блока діафрагми із функцією відкриття газового каналу між камерою згоряння та трубою розгону лише при досягненні в камері згоряння тиском певної наперед заданої величини, а також із розташованою між блоком діафрагми і камерою згоряння додатковою камерою згоряння для твердого палива із можливістю заправки її твердим паливом і забезпеченою елементом запалення і зв'язком із блоком управління та живлення, причому камера згоряння і додаткова камера згоряння розділені клапаном, як із можливістю роботи установки в його перекритому стані для розгону ударника лише під дією тиску внаслідок згоряння твердого палива, так і з можливістю роботи установки в його відкритому стані для ініціювання реакції горіння газоподібного палива в основній камері згоряння внаслідок запалення твердого палива в додатковій камері згоряння або ж для роботи установки виключно на газоподібному паливі без заправки твердим паливом. Така конструкція дозволяє розширити функціональні можливості пристрою, забезпечивши можливість роботи як на твердому паливі при необхідності скорочення часу на проведення кожного окремого експерименту, так і на газоподібному паливі при необхідності уточненого задания швидкості розігнаного ударника, а також на газоподібному паливі із використанням додаткової камери згоряння із твердим паливом для досягнення стабільності запалення газоподібної робочої газової суміші і для досягнення кумулятивного ефекту при відповідній формі основної камери згоряння, що приводить до зростання швидкості розгону ударника при незмінній кількості застосованого палива. Принципова схема установки для дослідження ударної міцності "aSTanin-sp" зображена на кресленні. Установка для дослідження ударної міцності "aSTanin-sp" містить блок управління, живлення і аналізу даних 1, пристрій для розгону ударника у вигляді основної камери згоряння 2 із підведеними комунікаціями для наповнення її складовими робочої газової суміші та елементом запалення, перекривного клапана 3, додаткової камери згоряння 4 для твердого палива із елементом запалення, блока діафрагми 5 і труби розгону 6, пристрій для визначення швидкості ударника 7, маятник 9 для кріплення та реєстрації відхилення досліджуваного об'єкта 8, а також уловлювач уламків 10. Установка для дослідження ударної міцності "aSTanin-sp" працює наступним чином. Досліджуваний об'єкт 8 закріплюють на маятнику 9. Ударник розташовують в основі труби розгону 6 суміжно із блоком діафрагми 5. В залежності від плану проведення експерименту здійснюють заправку при допомозі блока 1 управління, живлення і аналізу даних твердим 1 UA 67986 U 5 10 15 20 25 паливом допоміжної камери згоряння 4, а потім газоподібним паливом основної камери згоряння 2 при відкритому перекривному клапані 3 (варіант 1) або ж лише основну камеру згоряння 2 газоподібним паливом при відкритому перекривному клапані 3 (варіант 2) чи лише допоміжну камеру згоряння 4 твердим паливом при закритому перекривному клапані 3 (варіант 3). Живлення всіх блоків установки протягом її роботи здійснюється блоком 1 управління, живлення і аналізу даних. Після подачі сигналу запуску установки за допомогою блока 1 відповідними елементами запалення при першому і третьому варіанті проведення експерименту за допомогою блока 1 ініціюється запалення у допоміжній камері згоряння 4, при другому варіанті проведення експерименту запалення ініціюється у основній камері згоряння 2. При досягненні в камері згоряння тиском певної наперед заданої величини блоком діафрагми 5 здійснюється відкриття газового каналу між камерою згоряння та трубою розгону 6, по якій відбувається розгін ударника під тиском продуктів реакції горіння в напрямку досліджуваного об'єкта 8 вздовж осі А-А. Пристроєм 7 здійснюється визначення швидкості ударника і передача відповідної інформації до блока 1 управління, живлення і аналізу даних. Після цього відбувається ударна взаємодія із досліджуваним об'єктом 8, відповідне відхилення його від початкового положення рівноваги та фіксація величини цього відхилення датчиками маятника 9 і передача відповідної інформації до блока 1 для аналізу. Можливі уламки, утворені в результаті ударного зіткнення, потрапляють в уловлювач 7. Джерела інформації: 1. Патент RU 2047142. Установка для испытания материалов на ударный изгиб. Е.В. Лодус Опубл. 27.10.1995. – аналог. 2. Прочность материалов и конструкций / Редкол. В.Т. Трощенко (отв. ред.) и др. – К.: Академпериодика, 2005. – С. 647 – аналог. 3. Рішення про видачу деклараційного патенту на корисну модель від 09.02.2011 №2756/ЗУ/11. Установка "aSTanin-3d" для дослідження ударної міцності із тривимірним контролем процесу зіткнення. В.В. Астанін, Г.О. Щегель –найближчий аналог. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 45 Установка для дослідження ударної міцності із можливістю роботи на твердому паливі, що містить пристрій для розгону ударника, пристрій для визначення швидкості ударника, маятник для кріплення досліджуваного об'єкта та уловлювач уламків, який відрізняється тим, що пристрій для розгону ударника виконаний у вигляді камери згоряння із підведеними комунікаціями для наповнення її складовими робочої газової суміші, елементом запалення і зв'язком із блоком управління та живлення, а також труби розгону і розташованого між ними блока діафрагми із функцією відкриття газового каналу між камерою згоряння та трубою розгону лише при досягненні в камері згоряння тиском певної наперед заданої величини, а також із розташованою між блоком діафрагми і камерою згоряння додатковою камерою згоряння для твердого палива із можливістю заправки її твердим паливом і забезпеченою елементом запалення і зв'язком із блоком управління та живлення, причому камера згоряння і додаткова камера згоряння розділені клапаном як із можливістю роботи установки в його перекритому стані для розгону ударника лише під дією тиску внаслідок згоряння твердого палива, так і з можливістю роботи установки в його відкритому стані для ініціювання реакції горіння газоподібного палива в основній камері згоряння внаслідок запалення твердого палива в додатковій камері згоряння або ж для роботи установки виключно на газоподібному паливі без заправки твердим паливом. 2 UA 67986 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3