Стенд для ударных испытаний

Стенд для ударных испытаний

Реферат

 

Изобретение может быть использовано для испытания контейнеров для транспортировки и/или хранения отработанного ядерного топлива. Стенд содержит опорные стойки (1) с ригелем (2) и наковальню (3), установленные на обособленных частях (4-6) основания. На наковальне установлена съемная мишень, соударяемая со сбрасываемым испытуемым изделием (7), удерживаемым приспособлением в горизонтальном, наклонном или вертикальном положении. Приспособление при помощи замка связано с подвижным элементом (12), разъемно связанным с устройством для подъема испытуемого изделия. Подвижный элемент может быть зафиксирован в крайнем верхнем и по меньшей мере одном промежуточном положении. Устройство для фиксации в крайнем верхнем положении выполнено в виде штанг (15), закрепленных одними концами на ригеле и шарнирно связанных другими концами с подвижным элементом. Для фиксации последнего в промежуточном положении служит пара дополнительных штанг (16), шарнирно закрепленных на ригеле с возможностью поворота в вертикальной плоскости. Изобретение обеспечивает проведение натурных испытаний изделий большей массы при различных положениях изделия при соударении его с телами различной формы. 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к стендам для ударных испытаний, и может быть использовано в стендах, предназначенных для испытаний контейнеров для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива (ОЯТ).

Известен стенд для ударных испытаний (авт. св. [1], N 509809, кл. G 01 M 7/08, G 01 N 3/30, 1976), содержащий основание, на котором установлены две вертикальные стойки, соединенные перекладиной, наковальню и установленную на направляющей подвижную каретку. Последняя связана с механизмом подъема, а также с возможностью отделения с контейнером для установки испытуемого изделия. При этом связь подвижной каретки с контейнером выполнена при помощи замка, который при подъеме каретки обеспечивает удержание конвейера, а при движении каретки вниз обеспечивает отделение контейнера от каретки под действием возникающих при ее торможении инерционных сил. Стенд снабжен разгонным устройством, выполненным в виде гибких упругих элементов, соединенных с перекладиной и кареткой и огибающих барабаны, установленные на упомянутых вертикальных стойках. Барабаны расположены выше наковальни на расстоянии, обеспечивающем остановку каретки упругими элементами до того, как она достигнет наковальни. Перед испытанием каретка с подвешенным к ней контейнером при помощи механизма подъема поднимается на заданную высоту. В этом положении каретка фиксируется специальным устройством. После того, как каретка и контейнер освобождаются, они начинают двигаться вниз по направляющей. При этом под действием сил инерции разрывается связь между кареткой и контейнером. После прохождения кареткой уровня барабанов упругие элементы начинают тормозить ее движение и постепенно останавливают, а контейнер, двигаясь по инерции, отрывается от каретки и ударяется о наковальню. При соударении контейнера с наковальней испытуемое изделие подвергается воздействию ударной нагрузки.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков с заявляемым изобретением является стенд для испытаний изделий на удар (авт. св. N 1249364, кл. G 01 M 7/00, 1986).

Известный стенд содержит установленную на основании силовую раму, которая включает две вертикальные стойки, соединенные ригелем, подвижную каретку с контейнером для испытуемого изделия, связанную с возможностью отделения с устройством для подъема каретки, фиксатор для удержания каретки в исходном положении, установленную на основании упомянутой силовой рамы наковальню и ускоритель. Последний включает упругие гибкие элементы, связанные одним концом с кареткой, и механизмы натяжения упругих элементов. Связь подвижной каретки с контейнером для испытуемого изделия выполнена при помощи замка с возможностью отделения контейнера под действием инерционных сил, возникающих при торможении каретки. Перед началом испытаний создается натяжение упругих гибких элементов с помощью механизмов натяжения. Затем посредством устройства для подъема производится подъем каретки с контейнером и с испытуемым изделием, а каретка закрепляется фиксатором в исходном положении, после чего замок отсоединяется от устройства для подъема каретки. В процессе подъема каретки упругие гибкие элементы дополнительно растягиваются. После того, как фиксатор освободит каретку, она вместе с контейнером ускоренно движется вниз под действием силы тяжести и сил натяжения упругих гибких элементов. В результате возникающих инерционных сил замок срабатывает и разрывается связь между кареткой и контейнером с изделием. Контейнер с испытуемым изделием, двигаясь по инерции, отрывается от каретки и удаляется о наковальню.

Недостатком известных стендов является то, что они предполагают проведение ударных испытаний изделий относительно небольшой массы и габаритов. Небольшая масса испытуемых изделий и необходимость в достаточно большом импульсе удара обуславливают оснащение стендов разгонными устройствами, сопровождение испытуемого изделия кареткой на участке разгона, а также оснащение последней механизмами отделения от контейнера с испытуемым изделием и торможения каретки непосредственно перед ударом контейнера о наковальню. Кроме того, известные стенды не обеспечивают ударные испытания, позволяющие воспроизводить соударение испытуемого изделия с мишенью заданной формы, а также заданное положение испытуемого изделия при ударе.

Конструктивные особенности известных стендов для ударных испытаний не позволяют использовать их в качестве стендов для испытания изделий большой массы и габаритов, таких как контейнеры для транспортировки и/или хранения ОЯТ, к которым предъявляются повышенные требования по обеспечению надежности при аварийных ситуациях, возможных в процессе транспортирования и хранения упомянутых контейнеров. Например, предъявляемые нормативными документами МАГАТЭ требования включают, в частности, обеспечение герметичности контейнера при аварийном падении с высоты 9 м на жесткое основание или на штырь диаметром 150 мм с высоты 1 м. При этом требования МАГАТЭ предусматривают обязательные натурные испытания контейнеров, допуская в отдельных случаях испытание моделей при обосновании гарантий получения идентичных характеристик. Что касается металлобетонных контейнеров с несколькими оболочками из различных металлов, образующими полости, заполненные бетоном различной плотности со сложным армированием, то смоделировать их и получить достоверные характеристики в результате испытаний не представляется возможным.

Задача, решаемая изобретением, заключается в создании стенда для ударных испытаний, обеспечивающего возможность проведения натурных испытаний изделий большой массы и габаритов, заданное положение испытуемого изделия при ударе, а также позволяющего воспроизводить соударение испытуемого изделия с мишенью заданной формы.

Данная задача решается тем, что известный стенд для ударных испытаний, содержащий установленные на основании опорные стойки с ригелем и наковальню, устройство для подъема испытуемого изделия, подвижный элемент, разъемно связанный с устройством для подъема, а также при помощи замка с приспособлением для удержания испытуемого изделия, и устройство для фиксации подвижного элемента в крайнем верхнем положении, согласно изобретению снабжен съемной мишенью заданной формы для установки на наковальню, приспособление для удержания испытуемого изделия выполнено с возможностью удержания последнего в горизонтальном, наклонном или вертикальном положении. Устройство фиксации положения подвижного элемента выполнено в виде штанг, один конец каждой из которых закреплен на ригеле, а другой конец посредством шарнира соединен с подвижным элементом. Основание выполнено из обособленных частей для установки опорных стоек и наковальни. Выполнение основания из обособленных частей позволяет снизить сейсмическое воздействие на опорные стойки с ригелем при ударе испытуемого изделия о наковальню. Фиксация положения подвижного элемента перед сбрасыванием испытуемого изделия позволяет исключить воздействие со стороны упругих элементов устройства для подъема после отделения приспособления для удержания испытуемого изделия от подвижного элемента при раскрытии замка.

Стенд может быть снабжен по меньшей мерее одной парой дополнительных штанг для фиксации подвижного элемента по меньшей мере в одном промежуточном положении. При этом дополнительные штанги шарнирно закреплены на ригеле с возможностью поворота в вертикальной плоскости, а свободный конец каждой из них выполнен с возможностью соединения с подвижным элементом. Таким образом обеспечивается возможность закрепления подвижного элемента на различной высоте, что позволяет изменять высоту падения испытуемого изделия.

Приспособление для удержания испытуемого изделия может быть выполнено в виде двух траверс, шарнирно связанных с взаимодействующей с замком деталью, имеющей проушину, и закрепленных на каждой траверсе тяг с грузозахватными органами. При этом для удержания изделия в горизонтальном положении тяги имеют одинаковую длину, а для удержания изделия в наклонном положении - различную длину. При использовании стенда для испытания контейнеров для ОЯТ посредством грузозахватных органов, взаимодействующих с цапфами контейнера, обеспечивается удержание последнего в заданном положении. Использование траверс с тягами одинаковой или различной длины позволяет изменять угол наклона продольной оси контейнера.

Для удержания испытуемого изделия в вертикальном положении упомянутое приспособление может быть выполнено в виде одной траверсы, шарнирно связанной с взаимодействующей с замком деталью, имеющей проушину, и закрепленных на траверсе двух одинаковой длины тяг с грузозахватными органами.

Замок содержит две детали, имеющие каждая проушину, которые установлены с возможностью поворота на оси, связанной с подвижным элементом, и разъемно соединены между собой посредством двух скрепленных пироболтом соосных полуосей, взаимодействующих с деталью, связанной с траверсами (траверсой). При этом ось поворота деталей замка и ось полууосей скрещиваются под прямым углом. Такое выполнение позволяет создать надежный замок, раскрывающийся под действием веса испытуемого изделия при подаче электрического сигнала на пироболт и разрыва последнего.

Кроме того, опорные стойки с ригелем расположены с возможностью размещения между ними испытуемого изделия, установленного на транспортном средстве. Таким образом обеспечивается возможность обслуживания стенда без дополнительного крана, что расширяет технологические возможности стенда и обеспечивает удобство его эксплуатации.

Вместе с этим стенд снабжен технологическим транспортным средством и съемными рельсами, выполненными с возможностью установки на наковальне для перемещения по ним технологического транспортного средства. При этом последнее снабжено съемными ложементами для установки испытуемого изделия и съемными подводимыми подцапфенниками, взаимодействующими с цапфами испытуемого изделия. Съемные рельсы представляют собой часть рельсового пути, проходящего через наковальню. При использовании стенда для испытания контейнеров для ОЯТ посредством перемещаемого по рельсовому пути технологического транспортного средства испытуемый контейнер доставляется на расположенную рядом другую стационарную испытательную площадку, например, это может быть площадка со стендом для огневых испытаний. Съемные подводимые подцапфенники обеспечивают возможность поворота контейнера при изменении угла наклона продольной оси контейнера при подъеме последнего.

Стенд может быть снабжен барьерами, ограждающими со стороны наковальни места установки опорных стоек. Таким образом исключается возможность повреждения опорных стоек после удара испытуемого изделия о наковальню.

На фиг. 1 схематически показан общий вид предлагаемого стенда для ударных испытаний с расположенным на наковальне транспортным средством; на фиг. 2 - вид сбоку на испытуемое изделие при закреплении его на стенде под заданным углом; на фиг. 3 - общий вид стенда для ударных испытаний с установленной на наковальне съемной мишенью (штырем); на фиг. 4 - технологическое транспортное средство с контейнером в положении, когда цапфы контейнера установлены в подводимых съемных подцапфенниках; на фиг. 5 - замок в закрытом положении с взаимодействующей с замком деталью приспособления для удержания испытуемого изделия; на фиг. 6 - стенд для ударных испытаний, вид в плане.

Стенд для ударных испытаний содержит установленные на основании опорные стойки 1 с ригелем 2 и наковальню 3. Основание стенда выполнено из обособленных частей 4, 5 - 6 соответственно для опорных стоек и наковальни. Опорные стойки с ригелем расположены с возможностью размещения между ними испытуемого изделия (контейнера для транспортировки и/или хранения ОЯТ) 7, установленного на транспортном средстве 8. Стенд снабжен устройством для подъема испытуемого изделия, включающим полиспастную систему, состоящую из верхнего и нижнего блоков полиспастов 9 и 10, и лебедку 11. Верхний блок полиспастов 9 закреплен на ригеле, а нижний блок полиспастов 10 разъемно связан с подвижным элементом 12. Последний при помощи замка 13 связан с приспособлением для удержания испытуемого изделия 14. Это приспособление может быть соединено непосредственно с нижним блоком полиспастов, например, при разгрузке транспортного средства.

Подвижный элемент 12 снабжен устройством для фиксации его положения, которое содержит штанги 15, один конец каждой из которых закреплен на ригеле 2, а другой посредством соответствующего шарнира соединен с подвижным элементом. Таким образом осуществляется фиксация подвижного элемента в его крайнем верхнем положении. Для его фиксации в промежуточном по высоте положении предусмотрены дополнительные штанги 16. Эти штанги шарнирно закреплены на ригеле с возможностью поворота в вертикальной плоскости и в нерабочем положении отводятся в сторону и фиксируются.

В варианте выполнения изобретения приспособление для удержания испытуемого изделия выполнено в виде двух траверс 17 и 18, которые шарнирно соединены с проушиной детали 19, взаимодействующей с замком 13. Траверсы снабжены тягами 20 и 21 с грузозахватными органами 22, взаимодействующими с цапфами 23 испытуемого изделия. В варианте выполнения изобретения приспособление для удержания испытуемого изделия выполнено сменным. Возможен вариант выполнения, при котором сменными выполняют тяги. Для удержания контейнера 7 в горизонтальном положении обе траверсы снаряжают тягами одинаковой длины. Для придания контейнеру заданного угла наклона траверсы снаряжают парами тяг различной длины. Для удержания контейнера в вертикальном положении используют одну траверсу с двумя тягами одинаковой длины.

Замок 13 выполнен в виде двух деталей 24 и 25, имеющих каждая проушину, которые установлены с возможностью поворота на оси 26, связанной с подвижным элементом 12. фетали 24 и 25 разъемно соединены между собой посредством соосных полууосей 27 и 28, скрепленных пироболтом 29. Ось поворота деталей 24 и 25 замка и ось упомянутых полуосей скрещиваются под прямым углом. Полуоси 27 и 28 взаимодействуют с вкладышем 30 проушины детали 19 приспособления для удержания испытуемого изделия.

В варианте выполнения изобретения наковальня снабжена съемными рельсами 31 для перемещения технологического транспортного средства 32. Последнее снабжено ложементами 33 и съемными подводимыми подцапфенниками 34, взаимодействующими с цапфами 23 испытуемого изделия. Съемные рельсы являются частью рельсового пути 35, связывающего (в варианте осуществления изобретения) стенд для ударных испытаний со стендом для огненных испытаний (не показан). Перемещение технологического транспортного средства осуществляется посредством подсоединенных к нему тросов, связанных неподвижно установленными лебедками (не показаны).

Стенд снабжен съемной мишенью 36, которая в варианте осуществления изобретения выполнена в виде вертикально устанавливаемого на наковальне штыря заданной длины диаметром 150 мм.

Места установки опорных стоек ограждены барьерами 37.

Кроме того, для обслуживания стенда предусмотрены лестницы и площадки (не показаны), которые обеспечивают, в частности, возможность обслуживания подвижного элемента 12 при фиксации его на разной высоте от наковальни.

Стенд для ударных испытаний работает следующим образом.

К месту испытаний изделие (контейнер для ОЯТ) может быть доставлено как рельсовым, так и безрельсовым наземным транспортным средством. Предварительно устройство для подъема испытуемого изделия снаряжают соответствующим приспособлением для удержания испытуемого изделия. После этого транспортное средство 8 с установленным на нем испытуемым изделием 7 устанавливают на наковальне 3 под полиспастной системой. Приспособление для удержания испытуемого изделия 14 подсоединяют к цапфам 23 контейнера. С помощью лебедки 11 и полиспастной системы контейнер приподнимают, после чего транспортное средство 8 отъезжает. Под контейнер подводят технологическое транспортное средство 32, после чего контейнер опускают на съемные ложементы 33.

Приспособление 14 отсоединяют от нижнего блока полиспастов 10 и контейнера 7. К нижнему блоку полиспастов подсоединяют подвижный элемент 12, а к последнему - замок 13 с соответствующим приспособлением 14, которое подсоединяют к цапфам испытуемого изделия.

В случае, когда контейнеру необходимо придать вертикальное положение, последний кантуют на технологическом транспортном средстве посредством съемных подводимых подцапфенников 34. Для этого предварительно с помощью домкратов (не показаны), подводимых под съемный ложемент 33, приподнимают один из концов контейнера и под соответствующие цапфы 23 контейнера подводят съемные подводимые подцапфенники 34, после чего к свободной паре цапф 23 подсоединяют соответствующее приспособление для удержания испытуемого изделия 14 и осуществляют подъем контейнера.

Испытуемое изделие поднимают на заданную высоту сбрасывания, где положение подвижного элемента 12 фиксируют с помощью устройства фиксации. Технологическое транспортное средство 32 перемещают по рельсовому пути 35 в сторону от наковальни стенда и производят демонтаж съемных рельсов 31 на наковальне. После этого при необходимости, если это предусмотрено программой испытаний, на наковальне под испытуемым изделием размещают съемную мишень 36.

Пироболт 29 подсоединяют к электрической цепи. После подачи напряжения на пироболт последний разрывается. Под воздействием веса испытуемого изделия замок 13 раскрывается, освобождает проушину детали 19 и испытуемое изделие вместе с приспособлением для, его удержания падает на наковальню.

По окончании программы ударных испытаний испытуемое изделие посредством лебедки 11 и полиспастной системы поднимают над наковальней 3, на последней монтируют съемные рельсы 31, после чего подкатывают технологическое транспортное средство 32 и изделие укладывают на его ложементы. После этого в варианте осуществления изобретения технологическое транспортное средство перемещают на площадку со стендом для огневых испытаний контейнеров для ОЯТ.

Таким образом, благодаря особенностям выполнения стенда для ударных испытаний, изобретение обеспечивает возможность проведения натурных испытаний изделий большой массы и габаритов, каковыми являются контейнеры для транспортировки и/или хранения ОЯТ, обеспечивает заданное положение испытуемого изделия при ударе, а также возможность воспроизводить соударение испытуемого изделия с мишенью заданной формы.

Формула изобретения

1. Стенд для ударных испытаний, содержащий установленные на основании опорные стойки с ригелем и наковальню, устройство для подъема испытуемого изделия, подвижный элемент, разъемно связанный с устройством для подъема, а также при помощи замка - с приспособлением для удержания испытуемого изделия, и устройство для фиксации подвижного элемента в крайнем верхнем положении, отличающийся тем, что он снабжен съемной мишенью заданной формы для установки на наковальне, приспособление для удержания испытуемого изделия выполнено с возможностью удержания последнего в горизонтальном, наклонном или вертикальном положении, устройство для фиксации подвижного элемента выполнено в виде штанг, один конец каждой из которых закреплен на ригеле, другой конец посредством шарнира соединен с подвижным элементом, а основание выполнено из обособленных частей для установки опорных стоек и наковальни.

2. Стенд по п.1, отличающийся тем, что он снабжен по меньшей мере одной парой дополнительных штанг для фиксации подвижного элемента в по меньшей мере одном промежуточном положении, при этом дополнительные штанги шарнирно закреплены на ригеле с возможностью поворота в вертикальной плоскости, а свободный конец каждой из них выполнен с возможностью соединения с подвижным элементом.

3. Стенд по п.1, отличающийся тем, что приспособление для удержания испытуемого изделия выполнено в виде двух траверс, шарнирно связанных с взаимодействующей с замком деталью, имеющей проушину, и закрепленных на каждой траверсе тяг с грузозахватными органами, при этом для удержания изделия в горизонтальном положении тяги имеют одинаковую длину, а для удержания изделия в наклонном положении - различную длину.

4. Стенд по п.1, отличающийся тем, что приспособление для удержания испытуемого изделия в вертикальном положении выполнено в виде одной траверсы, шарнирно связанной с взаимодействующей с замком деталью, имеющей проушину, и закрепленных на траверсе двух одинаковой длины тяг с грузозахватными органами.

5. Стенд по п.3 или 4, отличающийся тем, что замок содержит две детали, имеющие каждая проушину, которые установлены с возможностью поворота на оси, связанной с подвижным элементом, и разъемно соединены между собой посредством двух скрепленных пироболтом соосных полуосей, взаимодействующих с деталью, связанной с траверсами (траверсой), при этом ось поворота деталей замка и ось полуосей скрещиваются под прямым углом.

6. Стенд по п.1, отличающийся тем, что опорные стойки с ригелем расположены с возможностью размещения между ними испытуемого изделия, установленного на транспортном средстве.

7. Стенд по п.6, отличающийся тем, что он снабжен технологическим транспортным средством и съемными рельсами, выполненными с возможностью установки на наковальне для перемещения по ним технологического транспортного средства, при этом последнее снабжено съемными ложементами для установки испытуемого изделия и съемными подводимыми подцапфенниками, взаимодействующими с цапфами испытуемого изделия, а съемные рельсы представляют собой часть рельсового пути, проходящего через наковальню.

8. Стенд по п.1, отличающийся тем, что он снабжен барьерами, ограждающими со стороны наковальни места установки опорных стоек.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6