СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ НА ВЫСОКОИНТЕНСИВНЫЕ УДАРНЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ Российский патент 2008 года по МПК G01M7/00 

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, не отработанными 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 согласно патенту РФ №2269105.

Стенд для испытаний на высокоинтенсивные ударные воздействия приборов и оборудования, состоящий из приспособления для крепления аппаратуры, вывешенного на гибких тросах с установленным на нем аппаратурой и регистрирующими датчиками, причем 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 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 - принят в качестве прототипа.

Испытываемая на такой системе аппаратура, имеющая пространственное крепление может подвергаться дополнительному нагружению, которого она не испытывает во время штатной эксплуатации, из-за необходимости проведения перемонтажа аппаратуры после каждого воздействия в одной из плоскостей крепления (в каждой из плоскостей для крепления используются различные точки). Т.е последовательное формирование требуемых ударных спектров ускорений, например, в каждой из трех взаимно перпендикулярных плоскостей крепления оборудования приводит к дополнительному нагружению оборудования в двух других плоскостях крепления (часто с достаточно высоким уровнем воздействия), что при испытаниях не всегда является допустимым. Это особенно важно при ударных испытаниях аппаратуры на устойчивость, когда ударным воздействиям подвергается работающая аппаратура.

Растет помимо этого расход пиротехнических устройств, так как каждый раз после перемонтажа нужно повторять всю процедуру формирования режима испытаний.

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

Указанная цель достигается тем, что приспособление для крепления аппаратуры выполнено из взаимно перпендикулярных сотовых панелей, скрепленых между собой, а амортизационные стержни с пиротехническими устройствами установлены по линиям стыка сотовых панелей через переходник, выполненный в виде угольника с площадкой, расположенной под равными углами к сотовым панелям, причем в центре площадки выполнено отверстие с резьбой для крепления амортизационных стержней, а боковые поверхности угольника крепят к закладным сопряженных сотовых панелей.

Суть заявленного решения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид заявленного устройства для проведения ударных испытаний: 1 - приспособление для крепления аппаратуры, 2 - блоки аппаратуры, 3 - контрольные датчики, 4 - амортизационный стержень с пироустройством для создания ударных воздействий, в точках А, В, С, Д, 5 - места крепления аппаратуры, 6 - гибкие тросы.

На фиг.2 показана схема приложения ударных воздействий в каждой из точек А, В, С, Д под равными углами α_i к сотовым панелям приспособления через переходник 7.

На фиг.3 показан переходник 7 (для крепления по линии стыка двух сотовых панелей приспособления) с амортизационным стержнем 4 и пироустройством 12. На переходнике выполнена площадка 8, в которой выполнено отверстие с резьбой 9. Переходник крепится к закладным 11 приспособления 1 с помощью крепежных элементов 10.

На фиг.4 показан тот же переходник в трехмерном изображении.

На фиг.5 показано трехмерное изображение переходника для точки пересечения трех плоскостей (площадка 8 имеет равные углы со всеми тремя плоскостями крепления аппаратуры). На фиг.4, 5 амортизационные стержни с пироустройствами условно не показаны.

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 пространственная конструкция из сотовых панелей, на которой размещаются типовые блоки приборов (в настоящее время практически все новые КА выполняются в негерметичном исполнении, несущей конструкцией которых являются различные сотовые панели). На сотовых панелях имеется большое количество закладных элементов для установки различной аппаратуры. Использование сотовых панелей позволяет, во-первых, получить испытания на приспособлении, соответствующем штатным условиям эксплуатации оборудования и приборов, а во-вторых наличие большого количества закладных позволяет устанавливать пиротехнические устройства в нужные точки для создания объемного ударного воздействия по приспособлению. Выполнение площадки переходника под равными углами к сотовым панелям обеспечивает равное ударное воздействие по сопрягаемым сотовым панелям. При подрыве пиротехнического устройства (например, разрывного болта) ударное воздействие через амортизационный стержень, переходник и закладные передается на сотовые панели и на соответствующие узлы.

По сотовой панели распространяются продольные и поперечные волны, которые регистрируются акселерометрами, что позволяет определять уровень ударного 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 и 2 схематически показана аппаратура одной из систем КА негерметичного исполнения. Требовалось провести квалификацию на ударные воздействия с уровнями воздействий до 1000g по ударному спектру ускорений.

Для обеспечения необходимого ударного спектра была применена следующая процедура.

Приспособление состояло из трех сотовых панелей с установленными на них динамическими макетами аппаратуры. Максимальный размер сотовой плиты ˜1500×600 (две другие 1500×200 и 200×600 мм). Приспособление вывешивалось на амортизационных шнурах. К панелям по линии стыка в точках А, Б, С, Д через переходники и закладные подстыковывались амортизационные стержни с разрывными болтами 8×54 (фиг.1, 2) в точках А, Б, Д и болтом 8×55 (менее мощный болт) в точке С. Стержни состояли из слоев различных материалов (отличались как количество слоев, так и применяемые материалы). Переходник выполнялся из стали. Используемое оборудование позволило создать квалификационные уровни в точках крепления аппаратуры по трем направлениям при одновременном подрыве 4 болтов.

Из приведенного выше примера практического применения видно, что требуемые ударные испытания 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 заявленных объектов.

Изобретение относится к оборудованию для испытаний на ударные воздействия и может быть использовано на высокоинтенсивные ударные воздействия протяженных систем. Технический результат направлен на сокращение времени испытаний. Технический результат изобретения достигается выполнением приспособления из взаимно перпендикулярных сотовых панелей, скрепленных между собой, а амортизационные стержни с пиротехническими устройствами установлены по линиям стыка сотовых панелей через переходник в виде угольника с площадкой, расположенной под равными углами к сотовым панелям. Причем в центре площадки выполнено отверстие с резьбой для крепления амортизационных стержней, а боковые поверхности угольника крепят к закладным сопряженных сотовых панелей. 5 ил.

Стенд для испытаний на высокоинтенсивные ударные воздействия приборов и оборудования, состоящий из приспособления для крепления аппаратуры, выполненного из сотовой панели с закладными и вывешенного на гибких тросах, источников ударного воздействия, выполненных в виде многослойных амортизационных стержней с пиротехническими устройствами, соединенных с сотовой панелью через переходник, отличающийся тем, что приспособление для крепления аппаратуры выполнено из взаимно перпендикулярных сотовых панелей, скрепленных между собой, а амортизационные стержни с пиротехническими устройствами установлены по линиям стыка сотовых панелей через переходник, выполненный в виде угольника с площадкой, расположенной под равными углами к сотовым панелям, причем в центре площадки выполнено отверстие с резьбой для крепления амортизационных стержней, а боковые поверхности угольника крепят к закладным сопряженных сотовых панелей.