СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ НА ВЫСОКОИНТЕНСИВНЫЕ УДАРНЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ Российский патент 2006 года по МПК G01M7/08 G01N3/313 

Данное изобретение относится к оборудованию для испытаний на ударные воздействия и может быть использовано при испытаниях на высокоинтенсивные ударные воздействия различных, в первую очередь, протяженных систем, состоящих из функционально связанных приборов, автономное испытание каждого из которых недостаточно (остаются, например, неотработанными функциональные связи между приборами при ударных воздействиях).

Существует достаточно много различных стендов для испытаний на ударные воздействия. С помощью вибрационных электродинамических стендов, стендов с падающими столами и т.д. (Вибрации в технике: Справочник в 6 томах. М.: Машиностроение, т.5. Измерения и испытания. Под ред. М.Д.Генкина. 1981 г., стр.476-477). В настоящее время наибольшее применение находят системы на базе вибростендов. Требования к стендам, обеспечивающим необходимое ударное воздействие, достаточно высоки, особенно при воспроизведении воздействий большой интенсивности, малой длительности и сложной формы.

Наиболее близкой является система, состоящая из приспособления с блоком испытываемой аппаратуры, устанавливаемой на платформу вибростенда, а приспособление с блоком испытываемой аппаратуры вывешивается на амортизационных шнурах (Карпушин В.В. Виброшумы аппаратуры. М., «Сов. радио», 1977 г., стр.280) - прототип.

Испытываемая на такой системе аппаратура может значительно перегружаться из-за грубой имитации воздействия. Кроме того, при испытаниях протяженных систем монтажные приспособления для проведения испытаний становятся тяжелее и сложнее самих объектов испытаний и это оказывает существенное влияние на результаты ударных испытаний (ухудшается точность воспроизведения сигнала, так как система управления стендом вынуждена бороться с резонансами приспособлениями).

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, что позволит более качественно проводить испытания на ударные воздействия высокой интенсивности.

Указанная цель достигается тем, что в качестве приспособления используют сотовую панель с закладными для установки испытуемой аппаратуры и источников ударных воздействий, выполненных в виде многослойных амортизационных стержней с пиротехническими устройствами, причем слои выполнены из материалов с различной акустической податливостью, при этом амортизационный стержень с пиротехническим устройством соединяется с сотовой панелью через переходное устройство, выполненное в виде стакана на цилиндрической ножке, входящей как втулка в цилиндрическое отверстие закладной, а внутренние стенки стакана сопряжены с ответной частью амортизационного стержня при помощи резьбового соединения, причем площадь контактной поверхности переходника с сотовой панелью больше контактной поверхности закладной.

Суть заявленного решения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид заявленного устройства для проведения ударных испытаний, при этом в сечении А-А показан переходник для воспроизведения ударного воздействия в направлении, перпендикулярном плоскости панели.

На фиг.2 показана схема установки контрольных датчиков, места расположения антенны и приборов на сотовой панели, а также зоны, в которых обеспечивается требуемое ударное воздействие от пироустройств.

На фиг.3, 4 показаны графики ударных спектров ускорений (требуемый - 1 и полученные - 2) в точках контроля.

Суть заявленного решения может быть пояснена следующим образом.

Для создания ударного воздействия используется пиротехническое устройство, создающее необходимое в некоторой области ударное воздействие. Достигается такой результат за счет использования пироустройства совместно с амортизационным стержнем (акустическим фильтром). Амортизационный стержень, выполняя функцию акустического фильтра, позволяет изменять амплитуду ударного воздействия и перераспределять энергию ударного воздействия внутри частотного диапазона. Это позволяет создать ударное воздействие не только в небольшой зоне вокруг точки приложения ударного воздействия, но и на некотором расстоянии от нее. Затухание ударного воздействия происходит по-разному для различного типа конструкций и направлений воздействия (в плоскости монтажа оборудования или из плоскости). При необходимости к одной и той же плате можно подсоединить несколько пироустройств и обеспечить ударное нагружение всей платы с установленным на ней оборудованием.

Приспособлением (остнасткой) для проведения испытаний является сотовая панель, на которой размещаются типовые блоки приборов (в настоящее время практически все новые КА выполняются в негерметичном исполнении, несущей конструкцией которых являются различные сотовые панели). Как правило, на сотовой панели имеется большое количество закладных элементов для установки различной аппаратуры. Использование сотовой плиты позволяет, во-первых, получить испытания на панели, соответствующей штатным условиям эксплуатации оборудования и приборов, а во-вторых, наличие большого количества свободных закладных позволяет устанавливать пиротехнические устройства в нужные точки для создания равномерного ударного воздействия по плите. Выполнение контактной поверхности переходника, большей, чем поверхность закладной, определяется необходимостью более равномерной передачи ударного воздействия от пиротехнического устройства на всю сотовую панель, а не только на закладную.

На фиг.1, 2 показано устройство в сборе для обеспечения ударных испытаний, где 1 - разрывной болт, 2 - амортизационный стержень, 3 - антенна с набором радиотехнических блоков, 4 - шнуры, на которых вывешивается сотовая панель, 5 - сотовая панель, 6 - места установки датчиков контроля (акселерометров), 7 - переходник, 8 - закладная.

При подрыве разрывного болта ударное воздействие через амортизационный стержень и закладную передается на сотовую панель.

По сотовой панели распространяются продольные и поперечные волны, которые регистрируются акселерометрами, что позволяет определять уровень ударного нагружения сотовой панели и установленного на ней оборудования. Наличие амортизационного стержня позволяет за счет комбинирования слоев материалов перераспределять энергию ударного воздействия внутри частотного диапазона, а следовательно, применять менее мощные пироустройства и не перегружать излишне оборудование, находящееся в зоне установки этого устройства.

Пример практического исполнения

На фиг.1, 2 показана антенная система, применяемая на одном из КА Экспресс-АМ. Для использования в ряде других КА потребовалась деквалификация антенны и оборудования входящего в ее состав на ударные воздействия с уровнями воздействий до 1000g по ударному спектру ускорений (см. таблицу).

ТаблицаЧастота, ГцАмплитуда ударного спектра ускорений, g100351000100080001000

Для обеспечения необходимого ударного спектра была применена следующая процедура.

Сотовая панель 5 размером 940×560 мм с установленной на ней антенной системой, состоящей из антенны и 4 блоков аппаратуры (фиг.1, 2), вывешивалась на шнурах 4. К панели через переходник 7 и закладные 8 подстыковывался амортизационный стержень 2 с разрывным болтом 8Х54 (фиг.1-2). Стержень состоял из слоев следующих материалов: текстолит-алюминий-сталь-алюминий-текстолит. Между слоями устанавливались фторопластовые кольцевые прокладки. Переходник выполнен из стали.

На фиг.2 (вид сверху) показана сотовая панель с установленными на ней антенной, приборами, акселерометрами и местами стыковки пироузлов.

При подрыве разрывных болтов, установленных в районе антенны 3 (точка 0) и в точке 01 (фиг.1, 2), на сотовой панели были созданы в местах крепления аппаратуры требуемые ударные воздействия.

На фигурах 3, 4 цифрой 1 обозначены графики требуемого ударного спектра согласно таблице, а цифрой 2 - полученные ударные спектры в данной точке.

Из приведенного выше примера практического применения видно, что требуемые ударные испытания были проведены с использованием стандартного оборудования с минимальным изготовлением новых элементов. Схема испытаний проста и не вызывает проблем с воспроизведением.

Из известных авторам источников информации и патентных материалов не известна совокупность признаков, сходных с совокупностью признаков заявленных объектов.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытаний на высокоинтенсивные ударные воздействия приборов и оборудования. Стенд для испытаний состоит из вибростенда и приспособления для крепления аппаратуры, вывешенного на гибких тросах. В качестве приспособления используют сотовую панель с закладными для установки испытуемой аппаратуры и источников ударных воздействий, выполненных в виде многослойных амортизационных стержней с пиротехническими устройствами. Амортизационный стержень соединяется с сотовой панелью через переходник, выполненный в виде стакана на цилиндрической ножке, входящей как втулка в цилиндрическое отверстие закладной. Внутренние стенки стакана сопряжены с ответной частью амортизационного стержня при помощи резьбового соединения. 4 ил.

Стенд для испытаний на высокоинтенсивные ударные воздействия приборов и оборудования, состоящий из вибростенда и приспособления для крепления аппаратуры, вывешенного на гибких тросах, с установленными на нем аппаратурой и регистрирующими датчиками, отличающийся тем, что в качестве приспособления используют сотовую панель с закладными для установки испытуемой аппаратуры и источников ударных воздействий, выполненных в виде многослойных амортизационных стержней с пиротехническими устройствами, причем слои амортизационных стержней выполнены из материалов с различной акустической податливостью, при этом амортизационный стержень с пиротехническим устройством соединяется с сотовой панелью через переходник, выполненный в виде стакана на цилиндрической ножке, входящей как втулка в цилиндрическое отверстие закладной, а внутренние стенки стакана сопряжены с ответной частью амортизационного стержня при помощи резьбового соединения, причем площадь контактной поверхности переходника с сотовой панелью больше контактной поверхности закладной.