СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ КОРПУСА ОБЪЕКТА Российский патент 2003 года по МПК G01M3/24 G01N29/14 

Изобретение относится к области контроля изделий на предмет установления их технического состояния, в частности наличия трещин, негерметичности, свойств материала корпуса, и может быть использовано во многих областях техники, в частности при диагностике состояния топливных баков ракет, корпусов обитаемых отсеков космического аппарата.

Из патентной литературы известны различные системы контроля герметичности и технического состояния объектов. Так, например, известно устройство (система) для контроля герметичности объекта, в частности цистерн, акустическим методом, содержащее прямой канал с размещенным вне объекта ультразвуковым излучателем, блоки формирования и обработки сигналов прямого канала и обратный канал с блоками формирования и обработки сигналов обратного канала, выход последнего соединен c передающей антенной и ультразвуковым микрофоном (см., например, патент РФ 2115105 от 12.04.94 г., кл. G 01 M 3/24).

Из патентной литературы известна также система контроля технического состояния корпуса объекта, содержащая блок датчиков акустической эмиссии (первичные преобразователи), размещенных в определенных по поверхности корпуса местах, и блоки аналитической обработки и регистрации сигналов акустической эмиссии, по которым судят о техническом состоянии объекта контроля (см. , например, описание к патенту РФ 2139511 от 06.07.96 г., кл. G 01 M 3/24, G 01 N 29/14)- прототип.

Однако известные решения довольно сложны, недостаточно точны и не дают быстрого знания остаточного срока службы корпуса объекта.

Задачей данного изобретения является создание устройства (системы), позволяющего достичь необходимого технического результата в виде быстрого и точного определения остаточного срока службы контролируемого объекта с помощью более простой системы, а также расширение арсенала технических средств контроля.

Решение данной задачи достигается тем, что в системе контроля технического состояния корпуса объекта, содержащей блок датчиков акустической эмиссии, размещенных в определенных по поверхности корпуса местах, и блоки аналитической обработки и регистрации сигналов акустической эмиссии, по которым судят о техническом состоянии объекта контроля. В соответствии с изобретением весь блок датчиков разделен на две группы - с двумя порогами чувствительности, причем датчики с грубой чувствительностью расставлены равномерно по всему корпусу на расстояниях между датчиками, подводящих регистрировать сигналы от удара по корпусу в любом месте, а датчики высокой чувствительности установлены в местах предполагаемых наибольших напряжений в корпусе, при этом по поступающим сигналам в блок обработки сигналов судят об остаточном сроке службы корпуса путем сравнения величин и скорости роста усталостных трещин и деградации свойств материала с допустимыми их величинами.

Настоящее изобретение поясняется прилагаемой схемой, где представлена блок-схема приема сигналов акустической эмиссии.

Система контроля технического состояния корпуса объекта содержит акустически эмиссионные датчики высокой чувствительности для определения усталостных микротрещин - поз. 1, акустически эмиссионные датчики высокой чувствительности для определения места разгерметизации - поз. 2, датчики с грубой чувствительностью для определения физико-механических свойств материала корпуса - поз. 3, аналитический блок обработки результатов измерений и определения остаточного срока службы корпуса - поз. 4, блоки звукового и светового сигналов появления негерметичности и достижения критической величины остающегося срока службы - поз. 5, записывающее и запоминающее устройство результатов измерений - поз. 6, блок согласования сигналов для передачи в блок телеметрии - поз. 7 и блок телеметрии и передачи показаний в центр управления полетом (ЦУП) - поз. 8.

Работа системы реализуется следующим образом.

Устанавливаются на контролируемый объект, например на стенку топливного бака ракеты с его наружной стороны или на внутреннюю поверхность обитаемого отсека космического аппарата датчики акустической эмиссии (акустико-эмиссионные датчики) для контроля технического состояния корпуса объекта, например, для определения мест разгерметизации, для определения механофизических свойств материала корпуса.

Весь блок датчиков разделен на две группы - с двумя порогами чувствительности: датчики с грубой чувствительностью и датчики высокой чувствительности.

Датчики с грубой чувствительностью расставлены равномерно по всему корпусу на максимально больших расстояниях между датчиками, позволяющих устойчиво регистрировать сигналы от удара по корпусу в любом месте и с таким расчетом, чтобы их было минимальное количество. Датчики с высокой чувствительностью установлены в местах предполагаемых наибольших напряжений в корпусе совместно с датчиками другой группы или по отдельности также на внутреннюю или наружную стенки бака или отсека.

В случае нарушения целостности корпуса, появления намечающихся (зарождающихся) трещин в корпусе - усталостных или под воздействиям каких-то ударов, толчков или изменения свойств материала корпуса под воздействием старения, температур и т.д. сигналы об этом с датчиков 1-3 вследствие изменения эмиссии в этих местах поступают в аналитический блок 4 обработки результатов измерений и определения остаточного срока службы корпуса. При этом в блоке 5 эти данные проявляются в виде звуковых и световых сигналов, в блоке 6 фиксируются в записывающем и запоминающем устройстве, а в блоке 7 эти данные (сигналы) согласуются для передачи в блок телеметрии и передачи показаний в ЦУП.

Данное изобретение позволяет оперативно обнаруживать и устранять появляющиеся негерметичности в герметичном обитаемом отсеке КА или в баках ракет. Одновременно вводится инструментальный контроль состояния оболочки корпуса и на основе этого повышается надежность прогнозирования сроков эксплуатации данной техники путем сравнения величин и скорости роста усталостных трещин и деградации свойств материала с допустимыми их величинами.

Изобретение относится к средствам контроля изделий на наличие трещин, негерметичности и может быть использовано, в частности, при диагностике топливных баков ракет и корпусов обитаемых отсеков космических аппаратов. Система контроля технического состояния корпуса объекта содержит блок датчиков акустической эмиссии, а также блоки обработки и регистрации сигналов акустической эмиссии. Особенность системы состоит в том, что весь блок датчиков разделен на две группы - с двумя порогами чувствительности, причем датчики с грубой чувствительностью расставлены равномерно по всему корпусу на расстояниях между датчиками, позволяющих регистрировать сигналы от удара по корпусу в любом месте, а датчики высокой чувствительности установлены в местах предполагаемых наибольших напряжений в корпусе. Благодаря этому удается быстро, точно и просто определять остаточный срок службы корпуса объекта. 1 ил.

Система контроля технического состояния корпуса объекта, содержащая блок датчиков акустической эмиссии, размещенных в определенных по поверхности корпуса местах, и блоки обработки и регистрации сигналов акустической эмиссии, отличающаяся тем, что весь блок датчиков разделен на две группы - с двумя порогами чувствительности, причем датчики с грубой чувствительностью расставлены равномерно по всему корпусу на расстояниях между датчиками, позволяющих регистрировать сигналы от удара по корпусу в любом месте, а датчики высокой чувствительности установлены в местах предполагаемых наибольших напряжений в корпусе.