Модель для експериментального дослідження течії газу в порожнинах приладів зниження рівня звуку пострілу стрілецької зброї

1. Модель для експериментального дослідження течії газу в порожнинах приладів зниження рівня звуку пострілу стрілецької зброї, що включає вузол кріплення до джерела продувного газу, корпус з каналами прямокутного поперечного перерізу, що містить бічні кришки з циліндричними стеклами візуалізації, вхідну порожнину з паралельними стінками з пристикованим до неї надзвуковим соплом і профільовані по формі осьового повздовжнього перерізу приладу зниження рівня звуку пострілу елементи, а також герметизуючі пристрої, яка відрізняється тим, що профільовані елементи виконано складеними по маючому пази і кріплення роз'єму-напрямній в площині стінок вхідної порожнини з можливістю переміщення вздовж неї і містять дренажні отвори, U 2 56927 1 3 звуку пострілу стрілецької зброї описана в роботі [Ручное огнестрельное оружие бесшумного боя. Приборы снижения уровня звука выстрела для автоматов. Проектирование и экспериментальная отработка / Коновалов Н.А., Пилипенко О.В., Скорик А.Д., Кваша Ю.А., Коваленко В.И. - Днепропетровск: НАН Украины и НКА Украины, Институт технической механики, 2008. - С. 257-264]. Цей пристрій містить вузол кріплення до джерела продувного газу, корпус з каналами прямокутного поперечного перерізу, що містить бічні кришки із стеклами візуалізації і профільовані по формі осьового повздовжнього перерізу приладу зниження рівня звуку пострілу елементи і герметизуючі пристрої. Недолік вказаного пристрою полягає у конструкції вхідного каналу, який не дозволяє створювати в районі досліджуваних поверхонь моделі надзвукові режими течії газу. Крім того, конструкція не забезпечує дослідження обтікання всієї досліджуваної поверхні (по довжині) через обмежений діаметр вікна візуалізації. Все це призводить до підвищення трудомісткості і до зниження якості випробувань. Найближчим по технічній суті до корисної моделі, що заявляється (прототипом), є установка, описана в роботі [Коновалов Н. А. Установка для визуализации течения газа в приборах снижения звука выстрела стрелкового оружия / Н.А. Коновалов, О.В. Пилипенко, Г.А. Поляков, А.Д. Скорик, Г.А. Стрельников, А.Д. Чаплиц, А.И. Астапов // Труды X Междунар. конф. «Оптические методы исследования потоков» (ОМИП 2009).-М.: Издательский дом МЭИ, 2009. - С. 470-473]. Установка містить вузол кріплення до джерела продувного газу, корпус з каналами прямокутного поперечного перерізу, що містить бічні кришки з циліндричними стеклами візуалізації, вхідну порожнину з паралельними стінками з пристикованим до неї надзвуковим соплом, і профільовані за формою осьового повздовжнього перерізу приладу зниження рівня звуку пострілу елементи і герметизуючі пристрої. Загальними ознаками у відомому і тому, що заявляється, технічних рішеннях є: вузол кріплення до джерела продувного газу, корпус з каналами прямокутного поперечного перерізу, що містить бічні кришки з циліндричними стеклами візуалізації, вхідну порожнину з паралельними стінками з пристикованим до неї надзвуковим соплом, і профільовані по формі осьового повздовжнього перерізу приладу зниження рівня звуку пострілу елементи, а також герметизуючі пристрої. Недоліками прототипу є те, що його конструкція має відносно низьку експлуатаційну технологічність. Вона не забезпечує дослідження обтікання всієї досліджуваної поверхні (по довжині) через обмежений діаметр вікна візуалізації. Модель має нерегульоване по числу Маха надзвукове сопло. Для зміни положення моделі відносно вікна візуалізації і регулювання швидкості продувного газу в проточному каналі потрібне збирання-розбирання всієї конструкції. Крім того, в моделі утруднено регулювання стекол візуалізації відносно головної оптичної осі приладів візуалізації. Все це призво 56927 4 дить до зростання вартості і зниження якості випробувань. В основу корисної моделі поставлено завдання удосконалення експериментальної моделі для дослідження течії газу в порожнинах приладів зниження рівня звуку пострілу стрілецької зброї, що включає вузол кріплення до джерела продувного газу, корпус з каналами прямокутного поперечного перерізу, що містить бічні кришки з циліндричними стеклами візуалізації, вхідну порожнину з паралельними стінками з пристикованим до неї надзвуковим соплом, і профільовані по формі осьового повздовжнього перерізу приладу зниження рівня звуку пострілу елементи, а також герметизуючі пристрої. Поставлене завдання вирішується тим, що в експериментальній моделі для дослідження течії газу в порожнинах приладів зниження рівня звуку пострілу стрілецької зброї, що включає вузол кріплення до джерела продувного газу, корпус з каналами прямокутного поперечного перерізу, що містить бічні кришки з циліндричними стеклами візуалізації, вхідну порожнину з паралельними стінками з пристикованим до неї надзвуковим соплом, і профільовані по формі осьового повздовжнього перерізу приладу зниження рівня звуку пострілу елементи, а також герметизуючі пристрої, профільовані елементи виконано складеними по маючому пази і кріплення роз'єму-направляючій в площині стінок вхідної порожнини з можливістю переміщатися вздовж неї, містять дренажні отвори, зв'язані з датчиками тиску, а до стекол візуалізації з боку профільованих елементів приєднано усічене площиною під кутом у циліндричне кільце, де  - кут між січною площиною і основою циліндра. Крім того, мінімальний вільний хід профільованих елементів в кожен бік визначається по формулі: S = (L - d)/2, де L - довжина профільованих елементів; d - діаметр робочої частини стекол візуалізації. Крім того, рухома частина профільованих елементів зв'язана з приводом переміщення. Крім того, усічений циліндр розділено на окремі кільцеві сегменти, а кут  складає 0,5° 2,0°. Крім того, надзвукове сопло має профіль змінної геометрії. Крім того, рухома частина сопла сполучена з приводом переміщення. Крім того, вузол кріплення моделі має проміжний елемент, зв'язаний по сферичний поверхні з поворотними фланцями. Такі істотні відмітні ознаки в моделі для експериментального дослідження течії газу в порожнинах приладів зниження рівня звуку пострілу стрілецької зброї, як «профільовані елементи виконано складеними по маючому пази і кріплення роз'єму-напрямній в площині стінок вхідної порожнини з можливістю переміщення вздовж неї, містять дренажні отвори, зв'язані з датчиками тиску, а до стекол візуалізації з боку профільованих елементів приєднане усічене площиною під кутом  циліндричне кільце, де  - кут між січною площи 5 ною і осново циліндра», є достатніми у всіх випадках, на які розповсюджується обсяг правового захисту. Решта відмітних ознак характеризує модель в окремих випадках її здійснення. Наявність в моделі для експериментального дослідження течії газу в порожнинах приладів зниження рівня звуку пострілу стрілецької зброї, ознаки - «профільовані елементи виконано складеними по маючому пази і кріплення роз'єму- напрямній в площині стінок вхідної порожнини з можливістю переміщення вздовж неї, містять дренажні отвори, зв'язані з датчиками тиску, а до стекол візуалізації з боку профільованих елементів приєднано усічене площиною під кутом  циліндричне кільце, де  - кут між січною площиною і основою циліндра» дозволить підвищити експлуатаційну технологічність пристрою, що заявляється, забезпечить дослідження обтікання всієї досліджуваної поверхні (по довжині) не зважаючи на обмежений діаметр (через високий тиск і наявність ударних хвиль при моделюванні умов пострілу) вікна візуалізації. Для зміни положення моделі відносно вікна візуалізації непотрібне збираннярозбирання всієї конструкції. Встановлення необхідного положення досліджуваної поверхні профільованих елементів проводиться шляхом їх переміщення уздовж повздовжньої осі моделі. Крім того, регулювання стекол візуалізації моделі відносно головної оптичної осі приладів візуалізації здійснюється шляхом їх повороту в посадочному місці бічних кришок. Наявність кільцевої вставки, що має кут у - між площиною і бічною поверхнею профільованих елементів, дозволяє нахиляти стекла візуалізації відносно одне одного і головної оптичної осі системи візуалізації. При певному куті повороту стекол їх оптичні осі співпадуть, що спричиняє підвищення якості картини візуалізації. Все це призводить до підвищення достовірності газодинамічного експерименту. Наявність в моделі для експериментального дослідження течії газу в порожнинах приладів зниження рівня звуку пострілу стрілецької зброї, ознаки - «мінімальний вільний хід профільованих елементів в кожен бік визначається по формулі: S = (L - d)/2, де L - довжина профільованих елементів; d - діаметр робочої частини стекол візуалізації» - дозволяє оптимально використовувати повздовжні габарити моделі для розміщення рухомих і досліджуваних поверхонь і пристроїв при випробуваннях на «холодному газі». Ознака дозволить використовувати для експериментів ряд стандартних приводних пристроїв, розташовувати їх в певному порядку, використовуючи для переміщення поверхонь прямий і зворотний хід і так далі Це дозволить використати додаткові можливості компонування моделі, зменшити її габаритно-масові характеристики. Наявність в пристрої, що заявляється, ознаки «рухома частина профільованих елементів зв'язана з приводом переміщення» - дозволить створити конструкцію з оптимальною експлуатаційною технологічністю, в якій можливо змінювати положення досліджуваних поверхонь без розбираннязбирання моделі дистанційно, по сигналу з пульта 56927 6 керування. При цьому допоміжний технологічний час на проведення експерименту значно знижується. Наявність в моделі для експериментального дослідження течії газу в порожнинах приладів зниження рівня звуку пострілу стрілецької зброї ознаки - «усічений циліндр розділений на окремі кільцеві сегменти, а кут  складає 0,5° - 2,0°» дозволить спростити технологічні операції при регулюванні положення стекол візуалізації, зменшити вагу і матеріаломісткість регулюючих елементів. Надання куту  значення - (0,5° - 2,0°) спрощує процес виготовлення і забезпечує процес регулювання в рамках стандартних полів допусків і посадок, це дозволяє зробити процес візуалізації максимально достовірним. Наявність в пристрої, що заявляється, ознаки «надзвукове сопло має профіль змінної геометрії» - дозволить створити модель з оптимальною експлуатаційною технологічністю, в якій можливе регулювати швидкість і витрати газу в досліджуваних каналах і порожнинах без розбирання-збирання моделі дистанційно, по сигналу з пульта керування. При цьому зменшується допоміжний технологічний час на проведення експерименту. Наявність в моделі для експериментального дослідження течії газу в порожнинах приладів зниження рівня звуку пострілу стрілецької зброї ознаки - «рухома частина сопла сполучена з приводом переміщення» - дозволить створити конструкцію з оптимальною експлуатаційною технологічністю, в якій можливо змінювати положення рухомих частин надзвукового сопла без розбирання-збирання моделі дистанційно, по сигналу з пульта керування. При цьому допоміжний технологічний час на проведення експерименту зменшується. Наявність в пристрої, що заявляється, ознаки «вузол кріплення моделі має проміжний елемент, зв'язаний по сферичний площині з поворотними фланцями» - дозволить сумістити оптичну вісь стекол візуалізації досліджуваної моделі з головною оптичною віссю тіньового приладу при дотриманні технічних вимог забезпечення процесу візуалізації. При цьому підвищується якість експерименту. Суть запропонованої корисної моделі пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 зображено будову моделі для експериментального дослідження течії газу в порожнинах приладів зниження рівня звуку пострілу стрілецької зброї. На фіг. 2 - показано конструкцію стекол візуалізації. На фіг. 3 показано схему надзвукового сопла змінної геометрії. Модель, що заявляється (фіг. 1), містить вузол кріплення 1 до джерела продувного газу, корпус з каналами прямокутного поперечного перерізу 2, що містить бічні кришки 3 та 4. При цьому в будьякому поперечному перерізі моделі проточні канали мають прямокутну форму. Ця обов'язкова вимога витікає з умов паралельного розповсюдження променів в приладі візуалізації (наприклад, ИАБ^151). Бічні кришки мають встановлені в гнізда циліндричні стекла візуалізації 5, які можуть бути для надійності виконані в оправці з оргскла 6 діаметром D1 [див. фіг. 2, а.с. 1821665 СССР, МКИ5 G 7 01 М 9/06. Устройство для аэродинамических исследований / А. Д. Чаплиц. -№4862942/23; Заявлено 17.08.93; Опубл. 30.10.94, Бюл. №22. - 3 c.]. При цьому фактичне поле візуалізації визначається діаметром D. Стекла кріпляться до кришок за допомогою фланців 7 (див. фіг. 1). Проточний канал моделі починається вхідною порожниною 8 з протилежними паралельними стінками 9 та 10 з пристикованим до неї надзвуковим соплом 11. Продовженням каналу є профільовані по формі осьового повздовжнього перерізу досліджуваного приладу зниження рівня звуку пострілу елементи 12. Між бічними кришками 3 та 4 і внутрішніми плоскими елементами моделі розташовано в пазах герметизуючі пристрої 13. Залежно від умов експлуатації вони запобігають перетіканню продувного газу між рухомими або нерухомими деталями. Профільовані елементи довжиною досліджуваної поверхні L (див. фіг. 1) виконано складеними - з рухомої деталі 12 і нерухомої основи 14. Елементи сполучені між собою при допомозі пазів 15 і кріплень 16. Деталі 15 та 16 перемішуються вздовж роз'єму 17, який є напрямною в площині стінок вхідної порожнини 9 та 10. Профільовані досліджувані елементи 12 містять дренажні отвори, зв'язані з датчиками тиску. До стекол (див. фіг. 1 -фіг. 2) візуалізації з боку профільованих елементів 12 приєднано усічене площиною циліндричне кільце 20. Кут між січною площиною і бічною поверхнею профільованих елементів становить значення  (див. фіг. 2). Усічений кільцевий циліндр може бути розділено на окремі кільцеві сегменти, а оптимальний (з погляду регулювання оптичних приладів і допусків на установку в бічні кришки) кут  становить 0,5° - 2,0°. Рухома частина профільованих елементів 12 зв'язана з приводом повздовжнього переміщення 21 (див. фіг. 1). Привідний механізм 21 може містити пневматичний, електричний або інший вид рушія. Надзвукове сопло 11 (див. фіг. 1) може мати профіль змінної геометрії (див. фіг. 3). Така конструкція містить: дозвукову 22 і надзвукову 23 рухому поверхні, сполучені між собою профілем 12 і шарнірами 24 і 25. До шарніру 25 приєднано привід переміщення 26. Дозвуковий профіль 22 має вільне переміщення в пазу 27. Вузол кріплення 1 (див. фіг. 1) складається з двох фланців і затисненої між ними вставки 28 з сферичними поверхнями 29. Установка працює таким чином. Через вузол кріплення 1 у внутрішні канали прямокутного перерізу 2 подають газ високого тиску. Протікаючи по них, газ контактує з бічними кришками 3 та 4 і з 56927 8 встановленими в них стеклами (поз. 5 - 7). Пройшовши вхідну порожнину 8, обмежену паралельними стінками 9-10 і сопло 11, газ, набуваючи надзвукової швидкості, прямує до профільованих досліджуваних елементів 12, герметизованих ущільненнями 13. При конкретній установці елементів 12 (довжиною L) відносно вікна візуалізації (діаметром D) 5 - 7 може бути проведене газодинамічне дослідження параметрів течії (візуалізація, вимірювання тиску і ін.). При моделюванні умов пострілу D < L, це викликано вимогами міцності до скла при високому тиску і ударних навантаженнях. Для досліджень візуалізації профільовані елементи 12 переміщуються вздовж нерухомої основи 14 по деталях 15 та 16 по роз'єму 17. Вимірювання тиску на досліджуваних поверхнях проводиться через дренажні отвори 18, сполучені з датчиками тиску 19. Привід переміщення елементів 12 здійснюється за допомогою механізмів 21. У проміжку між випробуваннями досліджуваний профіль 12 за допомогою приводу 21 може переміщатися від крайнього лівого положення (див. фіг. 1, г) до крайнього правого положення (див. фіг. 1, д). Узгодження системи візуалізації моделі з головною оптичною віссю тіньових приладів (наприклад, ИАБ-451) здійснюється за допомогою кільцевої усіченої циліндричної вставки 20 (фіг. 2). Ослабивши фланець 7 (див. фіг. 1), повертають деталі 5-6 спільно з деталлю 20 в межах кута +  (наприклад, за годинниковою стрілкою). При необхідності протилежне скло моделі повертають в протилежному напрямі в межах кута - . При цьому в об'єктиві частини коліматора тіньового приладу визначають найкращу якість зображення. Регулювання швидкості газу в проточних каналах моделі виконується таким чином. Рухомі профілі сопла: дозвукові 22 та надзвукові 23 (фіг. 3), сполучені шарнірами 24, переміщають з початкового положення (з розміром критичного перетину С1 і кутом конусності 1) в положення для подальшого експерименту (з розміром критичного перетину С2 і кутом конусності 2) за допомогою механізму 26. При цьому рухомий кінець деталі 22 контактує з кутовим ребром 27. При проведенні вказаного регулювання зміниться швидкість продувного повітря і його масова витрата. Враховуючи сукупність основних відмітних ознак і результати експериментальної перевірки, заявник і автори вважають, що пристрій, який заявляється (в порівнянні з прототипом), дозволяє підвищити експлуатаційну технологічність моделі, достовірність і якість візуалізації при моделюванні умов пострілу. 9 56927 10 11 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 56927 Підписне 12 Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601