устройство для разрыва мембраны в одноимпульсной ударной трубе

Формула изобретения

Устройство для разрыва мембраны в одноимпульсной ударной трубе, содержащее корпус, соединенный посредством фланцев с входным и выходным патрубками, защемленную в выходном патрубке между двух фланцев мембрану, нож для разрыва мембраны и привод ножа, выполненный в виде подпружиненного полого поршня с шариковым замком, причем привод ножа со стороны своей внешней поверхности снабжен ограничителем осевого хода, выполненным в виде кольцевого упора, расположенного внутри полости корпуса, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит закрепленный на мембране поддон, торцевая часть которого предназначена для размещения метаемого тела и имеет его конфигурацию, прикрепленный к поддону шток, установленную внутри привода ножа и укреплненную на входном патрубке трубу, установленное на данной трубе замковое устройство для удержания с помощью штока поддона от перемещений, и два установленных на внутренней поверхности привода ножа плоских гребня-толкателя, взаимодействующих с данным замковым устройством, причем нож для разрыва мембраны выполнен цилиндрическим.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области испытаний материалов на ударное воздействие, а именно к устройствам для разрушения мембраны и удержания метаемого тела, при исследовании характеристик моделей в свободном полете.

Известно устройство, описанное в А.С.№ 1774205, кл. G 01 M 9/04, опубл. 07.11.92 г., предназначенное для разрыва мембраны в одноимпульсной ударной трубе, состоящее из полого корпуса, между фланцем которого и фланцем патрубка защемлена мембрана. Нож для разрыва мембраны состоит из секторов, шарнирно закрепленных на конце полого поршня привода, подпружиненного упругим элементом. Шариковый замок выполнен в виде стопора, который, попадая в кольцевую проточку на поршне, двигающемся под действием давления в камере, освобождает полый поршень привода, и нож врезается в мембрану.

Данное устройство, принятое за прототип, имеет недостатки, связанные с тем, что созданию плоского фронта ударной волны мешают секторы ножа, остающиеся в области движения ударной волны, а также наличие кольцевого упора, создающего нежелательное сопротивление, а также необходимость увеличения прочности мембраны с увеличением давления в камере высокого давления, что затрудняет разрыв мембраны.

Технической задачей изобретения является повышение достоверности опытных данных путем уменьшения возмущений потока, создаваемого устройством, стабильности задаваемых значений скорости и расширение эксплуатационных возможностей путем увеличения скорости ударной волны при создании ею плоского фронта за счет обеспечения безостаточного разрыва мембраны и уменьшения потерь давления.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство для разрыва мембраны в одноимпульсной ударной трубе, содержащее корпус, соединенный посредством фланцев с входным и выходным патрубками, защемленную между двух фланцев мембрану, и привод ножа, выполненный в виде подпружиненного полого поршня с шариковым замком, ограничитель осевого хода, выполненный в виде кольцевого упора, расположенного внутри полости корпуса, дополнительно содержит закрепленный на мембране поддон, торцевая часть которого предназначена для размещения метаемого тела и имеет его конфигурацию, прикрепленный к поддону шток, установленную внутри привода ножа и укрепленную на входном патрубке трубу, установленное на данной трубе замковое устройство для удержания с помощью штока поддона от перемещения, и два ножа, установленных на внутренней поверхности привода, плоские гребни-толкатели, взаимодействующие с данным замковым устройством, причем нож для разрыва мембраны выполнен цилиндрическим.

Технический результат изобретения достигается за счет наличия замкового устройства, воспринимающего основное усилие от давления в камере высокого давления и позволяющего использовать более тонкую мембрану 4, что обеспечивает надежное ее срезание. Мембрана удерживается в неподвижном состоянии закрепленным на ней поддоном со штоком до тех пор, пока не произойдет ее разрез ножом. Затем гребень-толкатель открывает замок и мембрана вместе с поддоном начинает движение. При этом канал не “затеняется” ножом и мембраной, что создает условия сохранения плоского фронта ударной волны, который обеспечивает стабильную максимальную начальную скорость V₀ и соответственно максимальную задаваемую скорость V метаемого тела при меньших давлениях (V=V₀ +at.). Необходимо отметить, что срезанная мембрана в данном случае является дополнительным уплотнением в канале, предотвращающим перетекание воздуха в зону низкого давления.

Существенными отличительными признаками изобретения являются следующие элементы устройства:

- закрепленный на мембране поддон, торцевая часть которого предназначена для размещения метаемого тела;

- шток, закрепленный на поддоне;

- труба, установленная внутри привода ножа и укрепленная на входном патрубке;

- замковое устройство, установленное на трубе и предназначенное для удержания с помощью штока поддона от перемещения;

- два плоских гребня-толкателя, установленных на внутренней поверхности, взаимодействующих с замковым устройством;

- цилиндрическая форма ножа.

Перечисленные элементы в совокупности с существующими элементами прототипа необходимы и достаточны для достижения технического результата изобретения и обеспечивают соответствие его критерию “новизна”.

На чертеже показан общий вид устройства в исходном положении.

Описание устройства.

Устройство для разрыва мембраны и метания тела в одноимпульсной ударной трубе состоит из корпуса 1, соединенного фланцами с входным 2 и выходным 3 патрубками. В выходном патрубке 3 установлена мембрана 4, защемленная по периферийной части между фланцами 5 и 6. По нормали к поверхности мембраны 4 размещена режущая кромка цилиндрического ножа 7, подпружиненная в сторону мембраны 4 с помощью упругих элементов 8 и зафиксированная от перемещения шариковым замком, стопорящие элементы 9 которого размещены в пазах гильзы 10 и введены в контакт с поверхностью канавки 11, выполненной на наружной поверхности поршня привода 12 цилиндрического ножа 7, и ограничены от осевого перемещения упором в фиксирующий элемент шарикового замка, выполненного в виде кольцевого поршня 13, имеющего чувствительную торцевую поверхность 14. На наружной поверхности гильзы 10 выполнена кольцевая проточка, образующая с внутренней поверхностью корпуса 1 камеру 15, в которой размещен подпружиненный упругим элементом 16 в сторону чувствительной торцевой поверхности 14 кольцевой поршень 13 шарикового замка. Пружинная полость камеры 15 сообщена с атмосферой через отверстие 17 корпуса 1. Поддон 20 цилиндрической формы, изготовленный из полимерного материала или дерева, закреплен на мембране 4. Он установлен в выходном патрубке 3 и имеет углубление в торцевой части для установки в нем метаемого тела (не показано). На внутренней поверхности привода 12 ножа 7 имеются два гребня-толкателя 23, взаимодействующих с замковым устройством 19, а на внешней - ограничитель 24 осевого хода, выполненный в виде подпружиненного полого поршня с шариковым замком. На входном патрубке 2, внутри привода ножа, неподвижно закреплена труба 18, на которой установлено замковое устройство 19. К поддону 20 прикреплен шток 21, удерживающий поддон от перемещения с помощью замкового устройства 19 после разрезания мембраны 4 до момента взаимодействия плоских гребней-толкателей 23 с замковым устройством 19.

Гребни-толкатели 23 выполнены в виде тонких металлических пластин, неподвижно закрепленных на внутренней поверхности привода 12, и при контакте с замковым устройством 19 обеспечивают его открытие.

Описание работы устройства.

В исходном положении от перемещения в сторону мембраны привод ножа 12 удерживается шариковым замком. При подаче давления в камеру 15 поршень 13, преодолевая сопротивление упругого элемента 16, сдвигается влево до совпадения выполненной на нем кольцевой канавки с шариковым замком, который после раскрытия высвобождает подпружиненный упругим элементом 8 полый поршень привода 12, который в свою очередь двигает нож 7 и врезает его в мембрану 4. После разрезания мембраны плоские гребни-толкатели 23 воздействуют на замковое устройство 19, тем самым освобождая шток 21, а следовательно, и поддон с метаемым телом, который, после разгона тормозится в дульном тормозе, а метаемое тело продолжает движение.